Neues EU-Projekt Waste2BioComp - Umwandlung organischer Abfälle in nachhaltige biobasierte Komponenten

Von den jährlich produzierten 30 Millionen Tonnen Plastik enden etwa zwei Prozent in den Meeren. Achtzig Prozent dieses Plastikmülls gelangt über Flüsse dorthin und zwanzig Prozent werden direkt in die Meere eingeleitet. Die Oberfläche von Mikroplastik wirkt wie ein Schwamm, der auch Umweltgifte wie Polychlorierte Biphenyle (PCB) aufsaugt. Da Fische dies für Plankton halten und fressen, gelangen die Mikroplastik-Partikel zusammen mit den angereicherten Schadstoffen in die menschliche Nahrungskette und landen schließlich auf unseren Tellern [1]. Die Quellen für Mikroplastik im Meerwasser sind vielfältig und stammen aus verschiedenen Anwendungen wie (die Angaben beziehen sich auf g/pro Kopf und Jahr: i) Abrieb von Autoreifen – 1228,5; ii) Abfallentsorgung - 302.8; iii) Abrieb von Asphalt – 228; iv) Kunststoffgranulate – 182; v) Sport und Spielplätze - 131,8; vi) Baustellen – 117,1; vii) Abrieb von Schuhsohlen – 109; viii) Kunststoffverpackung - 99 g; ix) Straßenmarkierungen – 91; x) Textilwäsche - 76,8 [2].

Ein Lösungsansatz, den ökologischen Fußabdruck zu reduzieren, ist der Einsatz von biologisch abbaubaren und – wo möglich – auch biobasierten Kunststoffen in Verpackungen, Textilfasern und Schuhsohlen.

Im EU-Projekt Waste2Biocomp steht die Entwicklung von Polyhydroxyalkanoaten (PHAs) aus Biomasseströmen mit unterschiedlichem und möglichst niedrigerem Kristallinitätsgrad im Fokus.  Dabei soll auf chemischem und biotechnologischem Weg die Herstellung der biobasierten und biologisch abbaubaren Polyester für die Herstellung von Kunststoffen für Verpackungen, Textilfasern und Vliesstoffe sowie Schäume für Schuhsohlen und Einlegesohlen umgesetzt werden. In all diesen Anwendungsfällen kann durch Abrieb beim Waschen, Tragen oder bei der Zersetzung durch Witterung PHA-Mikroplastik entstehen, das biologisch abbaubar ist und nicht über eine lange Zeit in den Böden oder Gewässern verbleibt.

Um jedoch den vorzeitigen Abbau der PHAs und das Wachstum von Bakterien und Pilzen zu vermeiden, wird das IVW die entwickelten PHAs chemisch modifizieren und diese Modifikationen für die Nanoverkapselung der biobasierten antimikrobiellen/antifungalen (AM/AF) Wirkstoffe verwenden. Die hergestellten Nanokapseln werden in Verpackungsmaterialien, Textilbeschichtungen und in Sohlen-/Innensohlenschäume eingearbeitet. Die kontrollierte Freisetzung von AM/AF-Substanzen wird auch Verbraucher vor Infektionen während der Nutzung schützen.

Ein weiterer wichtiger Schritt in Richtung Zirkularität ist das Recycling des Plastikmülls und die Wiederverwendung der Recyclate in neue Produkte. Das chemische Recycling von PHAs am Lebensende, wird am IVW in folgenden Ansätzen realisiert: i) Hydrolyse zu Monomeren/Oligomeren zur weiteren Verwendung in der PHA-Synthese auf chemischem Wege und/oder biotechnologische Wege und ii) Chemolyse zu PHA-Diolen zur weiteren Verwendung bei der Entwicklung von Polyurethan (PU)-Schäumen für Sohlen/Einlegesohlen oder anderen Materialien.

In allen Phasen der Entwicklung wird eine Nachhaltigkeits- (LCA) und Toxizitätsbewertung für die entwickelten Materialien und Produkte durchgeführt. Zum Abschluss des Projekts werden drei Demonstratoren produziert und präsentiert: biobasierte Folien für Verpackungen, Textilien/Vliesstoffe für Bekleidung/Mundschutz und Schäume für Schuhsohlen (inkl. Sandwich-Schuheinlagen).

Das Projekt „Waste2BioComp – Umwandlung organischer Abfälle in nachhaltige biobasierte Komponenten“ wird im Rahmen des Programms Horizon Europe gefördert. Projekt-Nr.: 101058654.

1. https://www.boell.de/en/2017/05/30/microplastic-problem
2. https://www.forschung-und-lehre.de/forschung/fraunhofer-identifiziert-quellen-von-mikroplastik-983