Auch pflanzliche Roh- und Reststoffe der Agrar- und Forstwirtschaft lassen sich für die Kunststoff-Herstellung nutzen, daran arbeiten zurzeit Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung. In dem Verbundprojekt LIGNOS konzentrieren sie sich darauf, mit Hilfe neu entwickelter biotechnologischer Verfahren die in diesen Reststoffen enthaltenen Biopolymere zu gewinnen. Diese könnten dann die Rohstoffpalette der chemischen Industrie maßgeblich erweitern.

Rübenschnitzel lassen sich als Kunststoff-Rohstoff nutzen © Blonder1984/CC-by-sa 3.0

Ein Fokus der Arbeiten ist Lignin, ein Inhaltsstoff des Holzes, der bis dato lediglich zur Energiegewinnung verbrannt wird. Aber auch Rübenschnitzel − Reststoffe der Zuckerproduktion - haben die Wissenschaftler inzwischen bereits als Lieferant für Polymere rekrutiert. Es gelang ihnen, aus den Schnitzeln Polyurethan zu fertigen. Aus diesem Material bestehen zum Beispiel Matratzen, Schuhsohlen, Dichtungen oder Fußböden. Die Forscher haben dafür die vorwiegend aus Pektin, Cellulose und Hemicellulose bestehenden Rübenschnitzel zunächst zu einfachen Zuckern abgebaut. Aus diesen konnten sie dann langkettige Polymere synthetisieren, die sie anstelle von Sorbitol für die Polyurethanherstellung eingesetzt haben.

Frischhalte-Folien aus Molke
Ein Abfallprodukt bei der Herstellung von Milchprodukten nutzen dagegen Forscher des IGB als Ausgangsstoff. Mit Hilfe von Milchsäurebakterien setzen sie den in der Sauermolke enthaltenen Milchzucker zu Milchsäure (Lactat) um. Lactat dient nicht nur als Konservierungs- und Säuerungsmittel in der Lebensmittelherstellung, sondern kann auch als Grundstoff in der chemischen Industrie eingesetzt werden – zum Beispiel in der Produktion von Polylactiden, einem biologisch abbaubaren Kunststoff.

	Solche Folien entstehen heute unter anderem aus Molke © Fraunhofer IVV

Bislang ist dieser Biokunststoff vor allem als Massenkunststoff für Verpackungen, Blister, Flaschen und Einweg-Geschirr in Einsatz. Aber lassen sich auch hochwertige Mehrschichtfolien aus biologischen Ausgangstoffen fertigen? Diese Folien - heute noch meist aus erdölbasierten Rohstoffen erzeugt - verhindern, dass Sauerstoff an die Lebensmittel gelangt und halten sie dadurch länger frisch. In dem EU-Projekt "Wheylayer" arbeiten Forscher daran, diesen Verpackungswerkstoff nachhaltiger zu machen. Ihre Idee: Sie nutzen Molkeprotein für die Barrierefolie.

Eine solche Folie hat mehrere Vorteile: Zum einen lässt sich die Molkeproteinschicht biologisch abbauen. Zudem verlängern die in der Molke natürlich vorkommenden Inhaltsstoffe die Haltbarkeit von Lebensmitteln zusätzlich. "Wir haben einen Prozess entwickelt, mit dem sich die Multifunktionsfolien im industriellen Maßstab wirtschaftlich herstellen lassen", betont Markus Schmid vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising, das an dem Projekt beteiligt ist.

Andere Fraunhofer-Forscher arbeiten bereits daran, auch die Beschichtungen von Getränkekartons aus nachwachsenden Rohstoffen zu fertigen. Das Substitutionspotenzial eines solchen Biokunststoffs wäre enorm: Allein in Deutschland werden etwa 44.000 Tonnen Beschichtungspolymere pro Jahr benötigt. Doch noch erfüllen Biopolymere nicht immer alle Anforderungen, die heute an leistungsfähige Kunststoffe gestellt werden. So ist zum Beispiel Plastik aus Polymilchsäure (Polylactid) meist spröde und verfügt nur über eine geringe Schlagzähigkeit. Die Fraunhofer-Forscher haben aber auch dafür bereits eine Lösung entwickelt: Sie verstärken die natürlichen Kunststoffe mit Spinnfasern aus Cellulose (Rayon). Durch diese Kombination entsteht ein Material, das komplett biobasiert und bioabbaubar ist, aber dennoch stabil.