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Wissenswertes rund um Kunststoff und Kautschuk

Kunststoff und Kautschuk begegnen uns überall im Alltag. Entdecken Sie spannende Geschichten, überraschende Fakten und interessante Hintergründe – von historischen Entwicklungen und bekannten Produkten bis hin zu wichtigen Persönlichkeiten und Innovationen der Branche.

Beiträge (471)

  • Synthetisches Kerosin - Verbrennung deutlich sauberer als bei konventionellen Kraftstoffen

    Synthetisches Kerosin, hergestellt im Power-to-X-Verfahren, könnte den Flugverkehr zukünftig klimafreundlicher machen. Quelle: Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt Synthetisches Kerosin, hergestellt im Power-to-X-Verfahren aus Luft und Strom, setzt bei der Verbrennung 30- bis 100-mal weniger Schadstoffe frei als herkömmliches Kerosin. Das ist das Ergebnis einer Analyse des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt im Kopernikus-Projekt P2X, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert und unter anderem vom DECHEMA e.V. koordiniert wird. Das Institut für Verbrennungstechnik des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat erstmals synthetisches Kerosin aus der Power-to-X-Versuchsanlage des Kopernikus-Projekts P2X im Hinblick auf seine Zusammensetzung und Verbrennungseigenschaften untersucht. Das Ergebnis: Der synthetische Kraftstoff ist nicht nur klimafreundlich und erfüllt die gesetzlich vorgeschriebenen Verbrennungseigenschaften, sondern setzt zudem noch 30- bis 100-mal weniger Rußvorläufer frei als herkömmliches Kerosin. Diese Schadstoffe entstehen als Zwischenprodukte in der Verbrennung. So enthält das synthetische Kerosin keine nennenswerten Mengen an aromatischen Kohlenwasserstoffen, die bei herkömmlichem Kerosin einen Großteil der Rußbildung verursachen. Der Strömungsreaktor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt hilft den P2X-Wissenschaftlern, das Schadstoffminderungspotential synthetischer Kraftstoffe zu untersuchen. Quelle: Institut für Verbrennungstechnik/Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) amit können synthetische Kraftstoffe nicht nur erheblich zur CO2-, sondern auch zur Schadstoff-Minimierung im Luftverkehr beitragen. Möglich sind diese guten Ergebnisse durch das besondere Verfahren der Kerosin-Produktion in der Power-to-X-Versuchsanlage, die Partner im Kopernikus-Projekt P2X im August 2019 als weltweit erste containerbasierte integrierte Anlage in Betrieb genommen haben. In vier Schritten stellt sie synthetischen Kraftstoff allein aus Luft und Strom her. Zukünftig könnten Anlagen wie diese z.B. in wind- und sonnenreichen Gegenden aus grünem Strom flexibel erneuerbare Kraftstoffe produzieren, die konventionelles Kerosin, Diesel oder Benzin ersetzen können. Die P2X-Versuchsanlage vereint vier innovative Technologien von Partnern aus Forschung und Industrie in einer Prozesskette: Zunächst filtert die Anlage klimaschädliches Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der Umgebungsluft, um es anschließend für die Herstellung von Kraftstoff zu nutzen. Die Technik dafür entwickelte Climeworks, ein Spin-off der ETH Zürich. Den Hochtemperatur-Co-Elektrolyseur für den nächsten Schritt entwickelte das Technologieunternehmen Sunfire. Er spaltet das CO2 der Luft zusammen mit Wasserdampf in Wasserstoff und Kohlenmonoxid, das sogenannte Synthesegas. Aus dem Synthesegas werden im dritten Prozessschritt Kohlenwasserstoff-Ketten gebildet (Fischer-Tropsch-Synthese). In den von INERATEC entwickelten mikrostrukturierten Reaktoren kann dies sehr effizient durchgeführt werden, da die Oberfläche für die Reaktion deutlich vergrößert ist. Während der Reaktion entsteht Dampf, der an anderen Stellen in der Prozesskette genutzt werden kann. Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) integrierte das Modul für den vierten und letzten Schritt in die Prozesskette. Beim sogenannten Hydrocracken werden die zu langen Kohlenwasserstoffketten gespalten und so die Qualität und die Ausbeute an dem gewünschten Produkt erhöht. Nähere Informationen zur P2X-Luft-zu-Kraftstoff-Anlage: https://www.elab2.kit.edu/index.php sowie im Video des YouTubers Cedric Engels alias „Doktor Whatson“ https://www.youtube.com/watch?v=qq0fjl0LQXo Referenz Jürgens et al., Assessment of combustion properties of non-hydroprocessed Fischer-Tropsch fuels for aviation, Fuel Processing Technology 193 (2020) 232-243, https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2019.05.015

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  • Online-Ringvorlesung „Energie – Umwelt – Nachhaltigkeit“ der Technischen Hochschule Ingolstadt

    Die Technische Hochschule (THI) lädt im Sommersemester 2020 zur Online-Ringvorlesung „Energie – Umwelt – Nachhaltigkeit“ ein. Referentinnen und Referenten aus der wissenschaftlichen und wirtschaftlichen Praxis informieren über aktuelle Themen im Bereich „Energie – Umwelt – Nachhaltigkeit“. Die 45-minütigen Vorträge finden jeweils mittwochs um 18.30 Uhr über Zoom und Skype statt. Im Anschluss stehen die Vortragenden für Diskussionen zur Verfügung. Am Mittwoch, 29. April, spricht Prof. Dr. Uwe Holzhammer, THI-Professor für Energiesystemtechnik, in seinem Vortrag „Energiewende – Der Veränderungsprozess der 2020er-Jahre“ über Chancen und Risiken neuer Energieerzeugung. Energieverbrauch und -erzeugung rücken näher an die Bürger und Unternehmen. Der Vortrag beleuchtet, welche Chancen hier genutzt und welche Risiken reduziert werden können. Am Mittwoch, 6. Mai, spricht Prof. Reinhard Büchl, Leiter des Ingolstädter Instituts für angewandte Nachhaltigkeit (INAS), über „Plastik – Fluch oder Segen?“. In seinem Vortrag zeigt er Vor- und Nachteile von Plastik und mögliche Lösungsansätze für den nachhaltigen Umgang mit Kunststoff auf. Am Mittwoch, 13. Mai, referiert Ann-Kathrin Roßner, Clustermanagerin Nachhaltige Entwicklung in „Mensch in Bewegung“, dem gemeinsamen Transferprojekt der THI und der KU Eichstätt-Ingolstadt, über die „Nachhaltigkeitsstrategie der UN – Wege zu einer Transformation in der Region 10“. Sie geht der Frage nach, welche Herausforderungen sich Politik, Gesellschaft und Wirtschaft stellen müssen, um einer nachhaltigen und zukunftsfähigen Entwicklung gerecht zu werden. Organisiert wird die Ringvorlesung von Prof. Dr. Sabine Bschorer, Professorin für Strömungsmechanik, Energietechnik, Verfahrens- und Umwelttechnik in der Fakultät Maschinenbau und Leiterin des Studiengangs Energiesysteme und Erneuerbare Energien. Unter www.thi.de/go/ringvorlesung-umwelt finden Sie weitere Informationen zu diesen und weiteren Vortragsterminen sowie die Zugangslinks zur Teilnahme an den Online-Terminen.

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  • Lokale Produktion in der Corona-Krise: Fraunhofer IML unterstützt medizinisches Personal mit 3D-Druck

    Das vom Fraunhofer IML optimierte Gesichtsvisier im Klinikeinsatz in Essen. Foto: Fraunhofer IML Forscher des Fraunhofer-Instituts für Materialfluss und Logistik IML haben den 3D-Druck von Bauteilen für Gesichtsvisiere so optimiert, dass diese in großen Mengen und mit ungewöhnlichen Materialien produziert werden können. Die Wissenschaftler veröffentlichen nun eine 3D-Druck-Datei, damit möglichst viele Institutionen und Personen zu einem besseren Schutz vor dem Corona-Virus beitragen können. Die ersten Visiere sind bereits beim medizinischen Personal einer Essener Klinik im Einsatz. In der Corona-Krise wird Schutzausrüstung, die das gesamte Gesicht bedeckt (sogenannte "Medical Shields" oder Gesichtsvisiere), immer knapper. Vor allem Ärzte und Pflegepersonal benötigen diese dringend, um sich vor dem Virus zu schützen. Forscher des Fraunhofer IML haben nun eine Möglichkeit erarbeitet, schnell und effizient Teile für Gesichtsvisiere im 3D-Drucker zu fertigen. Um Stirnbänder herzustellen, die neben Gummiband und Scheibe zu den Bestandteilen eines Visiers zählen, optimierten sie das populäre Open-Source-Design für die Stirnbänder des Druckerherstellers Prusa. "Die ursprüngliche Datei war auf kleinere 3D-Drucker ausgelegt und nutzte den deutlich größeren Bauraum unseres Druckers nicht komplett aus. Durch die Flexibilität des Kunststoffs war es möglich, die Stirnbänder nicht wie bisher bereits gekrümmt zu drucken, sondern erst nach dem Druck in Form zu bringen. Dadurch konnten wir die Produktion von 60 auf bis zu 500 Teile pro Druckvorgang steigern. Zudem sind die gedruckten Teile mit 24 Gramm sehr leicht", erklärt Mathias Rotgeri, wissenschaftlicher Mitarbeiter der Abteilung Maschinen und Anlagen am Fraunhofer IML. Die Fraunhofer-Wissenschaftler stellen diese optimierte Datei nun zur Verfügung, damit alle Forschungseinrichtungen und Unternehmen, die über 3D-Drucker mit Lasersinter-Verfahren verfügen und helfen möchten, ihren Bauraum optimal nutzen können. "Gerade in der aktuellen Krise zeigt sich das Potential des 3D-Drucks: Jeder, der einen 3D-Drucker besitzt, kann vor Ort seinen Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen helfen. Die Maker-Szene ist hier bereits sehr aktiv. Überall drucken Privatpersonen und Tüftler Teile für medizinische Geräte und Ausrüstung. Wir richten uns nun bewusst an die Besitzer größerer Drucker, die schneller größere Mengen produzieren können", ergänzt Christian Prasse, Leiter strategische Entwicklung am Fraunhofer IML. Das Fraunhofer IML liefert die hergestellten Teile nach dem Druck sofort aus, um eine schnelle Versorgung zu gewährleisten. Dabei fokussiert sich das Institut auf den lokalen Bedarf. So haben beispielsweise die Lungenklinik der Universitätsklinik in Essen und Dortmunder Pflege- und Hilfseinrichtungen bereits Bauteile für Visiere bekommen. Diese bestanden aus Teilen vom Fraunhofer IML, der FH Dortmund und einigen Makern, die für den kleinen Bedarf herstellen. Zusammengebaut werden die Teile von den Anwendern vor Ort. Das erste Feedback ist sehr gut: Aufgrund des geringen Gewichts, der relativ weichen Oberfläche und der hohen Flexibilität des Kunststoffs sind die Visiere sehr angenehm zu tragen. Da auch Materialien wie Plexiglas aktuell knapp sind, prüfen die Wissenschaftler auch für die Scheiben der Visiere ungewöhnliche Lösungen: So lässt sich unter anderem Laminierfolie in zwei Schichten aufeinander laminiert verwenden. Dies macht die Scheibe sehr leicht und sie kann dennoch mit dem Laser geschnitten werden. Derzeit arbeiten die Wissenschaftler daran, wie sich die Oberfläche der 3D-Druck-Teile so optimieren lässt, dass sie noch besser desinfiziert werden kann. Auch die Verwendung von sogenanntem Altpulver wird getestet. Dieses Pulver fällt bei allen 3D-Drucken ohnehin an, wird meist nicht vollständig wiederverwendet und ist daher bei den meisten Besitzern von 3D-Druckern mit Lasersinter-Verfahren verfügbar. Das Fraunhofer IML stellt die Druckdatei nun allen Interessierten zur Verfügung: https://www.iml.fraunhofer.de/de/medical-shield-3d-druck.html

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  • Bioabbaubarkeit von Mikrokapseln

    In vielen Lebensbereichen werden erdölbasierte Kunststoffe durch biobasierte ersetzt, auch beim Einsatz von Mikrokapseln. Diese werden z. B. zur Verkapselung von Duftstoffen in Waschmitteln oder in Kosmetik eingesetzt. Die Biokunststoffe werden dabei zwar aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, sie müssen aber chemisch modifiziert werden, damit das Material z. B. länger haltbar wird. Doch inwieweit sind diese modifizierten biobasierten Mikrokapseln noch bioabbaubar? Dieser Frage widmet sich ein Forscher-Team des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP. Naturstoffe sind von sich aus bioabbaubar. Sie unterliegen einem natürlichen Zersetzungsprozess, bei dem organische Materie durch Enzyme der im Boden lebenden Mikroorganismen abgebaut wird. Werden Naturstoffe allerdings chemisch modifiziert, kann sich das negativ auf ihre Bioabbaubarkeit auswirken. Datenbank zur Bioabbaubarkeit von Mikrokapseln Mit Hilfe eines Testsystems kann für unterschiedlichste Proben der Sauerstoffbedarf während des Bioabbaus in Frischwasser, Meerwasser oder auch im Boden ermittelt werden. Abb. Fraunhofer IAP Bereits seit über 25 Jahren werden am Fraunhofer IAP Mikrokapseln für verschiedenste Anwendungen entwickelt – von verkapseltem Schmiermittel für bewegte Kunststoffbauteile wie Zahnräder oder Gleitlager über Düngemittel, die im Boden über einen langen Zeitraum freigesetzt werden, bis hin zu Pigmenten, die in Agrar- bzw. Gewächshausfolien den Lichteinfall steuern. Im Fokus der Entwicklungen steht auch immer die Nachhaltigkeit des Wandmaterials, denn auch kosmetische und hygienische Produkte wie Duschbäder, Shampoos oder Waschmittel enthalten Mikrokapseln aus modifizierten Naturstoffen, etwa Gelatine. Dieses Biopolymer wird oftmals als Wandmaterial von Mikrokapseln eingesetzt, die beispielsweise einen Duftstoff einhüllen und dafür sorgen, dass dieser nach und nach über einen längeren Zeitraum freigegeben wird. "Bisher gibt es in der Fachliteratur nur sehr wenige Daten zur Bioabbaubarkeit von Mikrokapseln, bzw. Partikeln im Größenbereich von ca. einem Mikrometer bis zu einigen Millimetern. Wir wollen daher verschiedene modifizierte Naturstoffe untersuchen und eine Datenbank mit Informationen zu deren Bioabbaubarkeit aufbauen", erklärt Kathrin Geßner, Ingenieurin in der Abteilung Mikroverkapselung und Polysaccharidchemie am Fraunhofer IAP. "Diese Daten werden nicht nur für Mikrokapseln interessant sein, sondern auch für eine Vielzahl anderer Anwendungen, bei denen Biokunststoffe in den Boden gelangen. Damit erweitern wir auch unser Portfolio in Bezug auf die Entwicklung von Mikrokapseln", so Geßner. Prüfung der Bioabbaubarkeit in Frischwasser, Meerwasser oder im Boden Um eine Aussage über die Bioabbaubarkeit treffen zu können, führen die Forscherinnen und Forscher einen manometrischen Respirationstest gemäß OECD 301 F in Anlehnung an DIN EN ISO 14851 durch. Als Messwert erhalten die Forscher direkt den Sauerstoffbedarf der Probe. Ist deren Summenformel bekannt, kann daraus der theoretische Sauerstoffbedarf und schließlich der biochemische Sauerstoffbedarf, kurz BSB, berechnet werden. Wird für die zu untersuchende Substanz ein Abbauwert von 60 Prozent des theoretischen Sauerstoffbedarfs erreicht, gilt diese nach OECD 301 F als biologisch abbaubar. "Wir entwickeln unter anderem Mikrokapselmaterialien, die im wässrigen Medium bei 20 °C innerhalb von 28 Tagen biologisch abgebaut werden. Die Mikroorganismen besorgen wir uns für jede Messung frisch aus dem Klärwerk", sagt Geßner. Das eingesetzte Messsystem wurde aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft BMEL im Rahmen des Projektes "Verbesserung der Bioabbaubarkeit von modifizierten biobasierten Polymeren durch Einsatz mikroverkapselter Enzyme - Enzymics" (Förderkennzeichen 22014118) der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. angeschafft. Im Verarbeitungstechnikum für Biopolymere am Standort Schwarzheide des Fraunhofer IAP steht noch ein weiteres Testverfahren zur Verfügung, bei dem der verbrauchte Sauerstoff nicht nur gemessen, sondern auch direkt wieder ersetzt wird. Dadurch können auch bei hohen Sauerstoffverbräuchen immer aerobe Abbaubedingungen aufrechterhalten werden. Zusätzlich kann hier auch die Bildung von Kohlendioxid, welches beim Probenabbau entsteht, gemessen werden. Mit den beiden Messsystemen können die Proben in verschiedenen Prüfmedien untersucht werden. So kann die Bioabbaubarkeit in Frischwasser, Meerwasser oder im Boden simuliert und vielfältige Informationen für die Datenbank gesammelt werden. Gelatine, Gummi Arabicum, Celluloseacetat In ihren Untersuchungsreihen bestimmen die Forscherinnen und Forscher die Bioabbaubarkeit kommerziell erhältlicher Biopolymere vor und nach ihrer Modifizierung. Dabei kann es sich sowohl um eine chemische Modifizierung als auch um eine Umformung des Polymers mit einer sich anschließenden chemischen und/oder ionischen Vernetzung handeln. Der letzte Fall liegt beispielsweise vor, wenn Mikrokapseln hergestellt werden. "Bis Ende 2020 möchten wir alle bei uns routinemäßig eingesetzten Biopolymere und deren Modifikationen untersuchen. Erste Untersuchungen mit Gelatine und Gummi Arabicum deuten darauf hin, dass viele der üblicherweise durchgeführten Modifikationen nur einen geringen Einfluss auf deren Bioabbaubarkeit haben. Anders scheint es sich dagegen mit Celluloseacetat zu verhalten: Je nach Art der Modifikation, kann die Bioabbaubarkeit auch komplett verloren gehen", erklärt Geßner. Weitere Biopolymere, die das Forscher-Team unter die Lupe nehmen will, sind Alginat, Carrageen und Polylactid. Neben Mikrokapseln und Partikeln werden auch weitere im Fraunhofer IAP entwickelte Materialien und Produkte hinsichtlich ihrer Bioabbaubarkeit untersucht, z. B. Blends und Compounds aus marktgängigen bzw. im Haus entwickelten modifizierten Biokunststoffen wie PLA, PBS, PBSA, PBAT und stärke- sowie cellulosebasierte Kunststoffe.

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  • Corona-Hilfe: Technische Hochschule Ingolstadt stellt Schutzvisiere für Krankenhäuser und Arztpraxen der Region her

    Herstellung der Schutzvisiere an der Technischen Hochschule Ingolstadt. Image: THI Die Technische Hochschule Ingolstadt (THI) unterstützt Krankenhäuser und Arztpraxen der Region mit der Herstellung von Schutzvisieren für medizinisches Personal. Professoren und Mitarbeiter der Fakultät Maschinenbau, die das Projekt initiiert haben und in seiner Umsetzung begleiten, helfen damit denjenigen medizinischen Einrichtungen, deren eigene Schutzausrüstung für die Behandlung von Corona-Patienten nicht ausreicht. Nachdem nun führende Ärzte der Region die ersten Prototypen der Schutzschilde begutachtet und grünes Licht gegeben haben, startet die Hochschule mit einer umfassenderen Bereitstellung. Aktuell können an der Hochschule 25 Schutzvisiere pro Tag hergestellt werden, mit einer bereits eingeleiteten Ausweitung der 3D-Drucker-Kapazitäten lässt sich diese Zahl auf ca. 40 pro Tag steigern. Die Schutzvisiere bestehen jeweils aus einem Kunststoff-Bügel, der mithilfe der 3D-Drucker hergestellt wird, sowie aus einer transparenten Kunststoff-Folie, die auf den Bügel gepinnt wird. Die Flexibilität des Bügels erlaubt die Anpassung der Schutzvisiere an die jeweilige Kopfform. Das transparente Kunststoff-Schild bedeckt das komplette Gesicht und kann auch über Schutzmasken und Schutzbrillen getragen werden. Die Schutzvisiere, die als Notbehelf konzipiert sind, können als erster Spritzschutz für größere Tröpfchen dienen. Derzeit untersucht die Hochschule die weitere Optimierung dieser Visiere ebenso wie auch die Herstellung weiterer einfacher Hilfsmittel zum Gesundheitsschutz.

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  • Mit neuen Verfahren zu bakterienfreien Werkstoffen und keimfreien Lebensmitteln

    Für sensible Anwendungen wie Trinkwasserrohre setzen die Fraunhofer-Forschenden auf Imprägnierung mit Naturstoffen, die die Entstehung eines Bakterien-Biofilms verhindern. Abb. Fraunhofer UMSICHT Das Fraunhofer UMSICHT hat neue Wege entwickelt, das Wachstum von Bakterien auf Oberflächen zu reduzieren: Hierzu werden entweder antimikrobielle Wirkstoffe in oberflächennahe Schichten von Polymeren imprägniert, oder die Entstehung eines Biofilms wird durch die Unterbindung der Kommunikation zwischen den Bakterien verhindert. Die Verfahren werden kontinuierlich weiterentwickelt und in der Anwendung getestet – für den Consumerbereich, die Medizintechnik, für technische Applikationen und die Lebensmittelbranche. Das Fraunhofer UMSICHT forscht seit zehn Jahren an der antibakteriellen Imprägnierung von Werkstoffen, insbesondere Kunststoffen. Durch Kooperationen mit der Industrie entstand ein breites Know-how, das die Forschenden nun in neuen Anwendungsbereichen testen und zu vielversprechenden Lösungen kommen. Ziel ist es u. a., umweltfreundliche Alternativen zu antibakteriell wirkenden, aber toxischen Wirkstoffen oder zu sehr kostenintensiven Werkstoffen wie Kupfer zu entwickeln. Vorteilhaft beim Imprägnierverfahren ist, dass nur geringste Mengen des antimikrobiellen Wirkstoffs eingebracht werden müssen und auch eine nachträgliche Ausstattung des fertigen Bauteils möglich ist. Ein weiteres Verfahren adressiert Oberflächen, auf denen sich Biofilme bilden können; hierzu zählen z. B. medizinische Geräte oder Wasserrohre. Hier kann die Kommunikation zwischen den Bakterien gezielt gestört werden, was die Bildung der Biofilme wirksam verhindert. Kunststoffe mittels Hochdrucktechnik imprägnieren Prinzipiell gibt es zwei Möglichkeiten, um Kunststoffe mit speziellen Funktionen zu versehen: Entweder werden die gewünschten Additive durch Compoundierung in das Produkt eingebracht, oder die Wirkstoffe gelangen mittels nachträglicher Beschichtung der Oberfläche auf das Produkt. Die nachträgliche Beschichtung ermöglicht es, dass sich z. B. eine antibakterielle Wirkung genau dort entfaltet, wo sie wirken soll: an der Oberfläche. Das Fraunhofer UMSICHT entwickelte dazu ein Verfahren, dass polymere Oberflächen mithilfe von überkritischem Kohlendioxid imprägniert. Überkritisches Kohlendioxid ist zur Imprägnierung ideal, da es einerseits ähnlich leicht wie Gas in eine Oberfläche eindringen kann und gleichzeitig die Dichte einer Flüssigkeit aufweist. Zudem ist Kohlendioxid weder brennbar, noch toxisch, gut verfügbar und kostengünstig. Bakterien innerhalb einer Stunde entfernt Für Anwendungen im Consumer-Bereich wie z. B. für Lichtschalter werden während der Imprägnierung mit überkritischem Kohlendioxid nano- und mikroskalige Silberpartikel eingebracht. Hierdurch wird die Vermehrung von Bakterien gestoppt. Das überkritische Kohlendioxid öffnet die polymere Struktur und ermöglicht den Stofftransport an die Oberfläche. "Tests zeigten, dass bereits nach einer Stunde alle Bakterien von der Oberfläche eines zuvor mikrobakteriell kontaminierten Lichtschalters entfernt worden sind", erklärt Nils Mölders, Abteilungsleiter Produktentwicklung am Fraunhofer UMSICHT. So genannte Auslaugtests waren ebenso positiv, da die Silberpartikel sich gemäß gängiger Normen (DIN-EN 71-3) nicht auswaschen.1 Karen Fuchs im Hochdrucktechnikum bei Vorversuchen an einer 60mL-Hochdrucksichtzelle zur Imprägnierung von Mandeln. Abb. Fraunhofer UMSICHT Kommunikation zwischen den Bakterien stören Für sensible Anwendungsbereiche wie die Medizintechnik oder Trinkwasser-Installationen setzen die Fraunhofer-Forschenden auf "Quorum Quenching-Naturstoffe", um Nanopartikel und Silbersalze zu vermeiden. Hierbei geht es nicht darum, bereits entstandene Bakterien abzutöten, sondern die Kommunikation zwischen den Bakterien im Voraus so zu verhindern, dass sich erst gar kein Bakterien-Biofilm bildet. "Wir verwenden verschiedene Naturstoffe, die die Eigenschaft besitzen, die Rezeptoren der Bakterien zu belegen und dadurch die Kommunikation zu verhindern und somit ihre schädliche Wirkung", erklärt Karen Fuchs vom Fraunhofer UMSICHT. Die Stoffe sind umweltverträglich und nicht gefährlich für Mensch oder Tier. Daher eignen sie sich auch für den Schiffsbau, wo derzeit noch biozide Lacke gegen das Antifouling zum Einsatz kommen. Die Naturstoffe werden zur Immobilisierung mikroverkapselt oder mithilfe der Hochdruckimprägnierung in die gewünschten Materialoberflächen eingebracht, beispielsweise in Lackformulierungen oder Trinkwasserrohre. Erste erfolgreiche Tests sind im Labormaßstab beim Fraunhofer UMSICHT durchgeführt worden, Feldversuche für Bootslacke sind in der Vorbereitung. Die Identifizierung und Validierung der Quorum-Quenching-aktiven Substanzen wird in Zusammenarbeit mit der Goethe-Universität Frankfurt, der Gutenberg-Universität Mainz und den Industriepartnern Brill & Partner sowie KEBOS durchgeführt. Gegen pathogene Keime auf Lebensmitteln Einige Lebensmittel sind anfällig für Keime, sodass sich im Verarbeitungsprozess auf ihnen schädliche Mikroorganismen wie z. B. Salmonellen ansiedeln können. In den vergangenen Jahren waren insbesondere Lebensmittel mit geringer Wasseraktivität vermehrt von Rückrufen aufgrund einer Kontamination betroffen. Zu diesen Nahrungsmitteln gehören Mandeln, Erdnüsse, Nusspasteten, Trockenfrüchte und -gemüse, Trockenfleisch, Milchprodukte (z. B. Milchpulver) sowie getrocknete Tees, Kräuter und Gewürze. Für die Lebensmittelindustrie ergibt sich aus dieser globalen Entwicklung der dringende Bedarf an Dekontaminationstechnologien, die international einsetzbar sind und neben der Lebensmittelsicherheit eine hohe Lebensmittelqualität garantieren. Das Fraunhofer UMSICHT entwickelt zusammen mit Partnern der Universität in Alberta (Kanada) ein Verfahren, um pathogene Mikroorganismen auf Lebensmitteln durch den Einsatz von komprimiertem Kohlendioxid abzutöten. Antimikrobielle Wirkstoffe aus der Natur Den Forschenden ist es bereits gelungen, mithilfe von antimikrobiellen Ölen und unter Einsatz von überkritischem Kohlendioxid Mandeln im Labormaßstab zu dekontaminieren. Gleichzeitig sind die Mandeln durch die Imprägnierung keimresistent und ihre Qualität ist nicht beeinträchtigt. "Die verwendeten Öle sind ausschließlich pflanzliche Extrakte und CO2 extrahiert, sodass sich das Öl beim Imprägnierprozess wieder in das komprimierte CO2 einlöst und in die zu imprägnierende Oberfläche eindringt und seine Wirkung erzielt", erklärt Karen Fuchs. Die Verwendung von CO2 hat den weiteren Vorteil, dass es rückstandsfrei von den Mandeln abgetrennt und nach dem Prozess recycelt werden kann. Nächstes Ziel ist es, das Verfahren auf andere Lebensmittel zu übertragen. Referenz Mölders, Nils; Renner, Manfred; Errenst, Cornelia; Weidner, Eckhard (2018); Incorporation of antibacterial active additives inside polycarbonate surfaces by using compressed carbon dioxide as transport aid; in: The Journal of Supercritical Fluids 132 (2018) 83-90, https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S089684461630479X

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  • Trauer um den Hauptgeschäftsführer von PlasticsEurope Deutschland Dr. Rüdiger Baunemann

    Dr. Rüdiger Baunemann ist am Freitag, 17. April 2020, plötzlich und unerwartet in seinem Heimatort Leun verstorben. Er wurde 58 Jahre alt. Mit dem Tod von Dr. Rüdiger Baunemann verliert die Kunststoffbranche eine Leitfigur mit großer Gestaltungskraft, einen Neuerer und Wegbereiter, der sich sowohl auf nationaler wie auch auf europäischer Ebene dafür engagiert hat, dass der Kunststoffindustrie die angemessene Bedeutung zukommt. "Unter der Führung von Dr. Baunemann wurde PlasticsEurope Deutschland zu einer starken Interessenvertretung der Kunststoffindustrie, die in der Politik und der Öffentlichkeit großes Ansehen genießt", wrdigte Dr. Michael Zobel, Vorstandsvorsitzender des Kunststofferzeugerverbandes, die Verdienste des Verstorbenen um die Branche. "Er scheute keine Auseinandersetzungen und sorgte mit seinem scharfen Verstand und engagierten Beiträgen für eine lebendige und faire Streitkultur. Voller Überzeugung setzte er sich bei Politikern, Branchenvertretern, Journalisten, Nichtregierungsorganisationen und anderen Stakeholdern für die Anliegen der Kunststofferzeuger ein. Sein Tod reißt eine große Lücke. Unser Mitgefühl gilt seiner Familie, betonte Dr. Zobel. Dr. Rüdiger Baunemann trat nach einem Studium der Chemie an der Universität Gießen und einer Promotion auf dem Gebiet der Schwermetalltoxikologie 1989 in den Verband Kunststofferzeugende Industrie e. V. (jetzt PlasticsEurope Deutschland e. V.) ein. Von 1989 bis 1995 war er im Geschäftsbereich Kunststoff und Umwelt tätig, ehe er bis 2002 Leiter des Geschäftsbereiches Technik und von 2002 bis 2010 Geschäftsführer des Verbandes und Leiter des Geschäftsbereiches Kunststoff und Verbraucher war. Ab 2011 übernahm er die Hauptgeschäftsführerfunktion im Verband und war Regional Director Central Europe sowie Teil des mLeadership Teams von PlasticsEurope in Brüssel.

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  • Wasser statt Gift: Grüne Kunststoffproduktion

    Stahlreaktor im Labor von Miriam Unterlass. Quelle: TU Wien Organische Kunststoffe sind zwar selbst nicht umweltschädlich, doch bei ihrer Herstellung kommen oft giftige Substanzen zum Einsatz. Die TU Wien zeigt: Es geht auch anders. Viele Materialien, die wir täglich verwenden, sind nicht nachhaltig. Manche sind schädlich für Pflanzen oder Tiere, andere beinhalten seltene Elemente, die nicht immer so leicht verfügbar sein werden wie heute. Eine große Zukunftshoffnung ist es, verschiedene Materialeigenschaften auch durch neuartige organische Moleküle zu erzielen. Organische Hochleistungsmaterialien, die nur häufige Elemente wie Kohlenstoff, Wasserstoff oder Sauerstoff enthalten, könnten unser Ressourcenproblem lösen – allerdings ist ihre Herstellung meist alles andere als umweltschonend. Oft kommen bei der Synthese solcher Materialien sehr giftige Substanzen zum Einsatz, auch wenn das Endprodukt selbst ungiftig ist. An der TU Wien geht man einen anderen Weg: In der Forschungsgruppe für organische Hochleistungsmaterialien, geleitet von Prof. Miriam Unterlass an der Fakultät für technische Chemie der TU Wien, verwendet man eine völlig andere Herstellungsmethode. Dabei wird statt giftiger Zusatzstoffe nur heißes Wasser verwendet. Nun gelang ein entscheidender Durchbruch: Zwei wichtige Polymerklassen konnten nun mit dem neuen Verfahren erzeugt werden – ein wichtiger Schritt zur industriellen Anwendung der neuen Methode. Die Ergebnisse wurden nun im renommierten Fachjournal „Angewandte Chemie“ veröffentlicht. Hoher Druck und hohe Temperatur „Wir forschen an sogenannten hydrothermalen Syntheseverfahren“, sagt Miriam Unterlass. „Dabei arbeiten wir bei hohem Druck und hoher Temperatur, in der Größenordnung von 17 bar und 200° C. Wie sich zeigt, kann man bei solchen Extrembedingungen auf giftige Lösungsmittel verzichten, die man sonst für die Herstellung dieser Polymere benötigen würde.“ Als „Grüne Chemie“ werden solche Methoden bezeichnet, mit denen man nicht nur die Endprodukte, sondern auch die Syntheseverfahren in der chemischen Industrie umweltschonender gestalten kann. Bereits vor mehreren Jahren erzielte Miriam Unterlass mit dieser Technik erste Erfolge. „Es gelang uns beispielsweise organische Farbstoffe herzustellen, oder auch Polyimide – Kunststoffe, die aus der Luftfahrt- und aus der Elektronik-Industrie nicht wegzudenken sind. Das sorgte auch gleich für großes Interesse seitens der Industrie“, sagt Unterlass. „Doch nun sind wir einen wichtigen Schritt weitergegangen: Wir konnten verschiedene Polymer-Beispiele aus zwei hochinteressanten Kunststoffklassen synthetisieren – Polybenzimidazole und Pyrronpolymere.“ Neue Herstellungsverfahren für Super-Kunststoffe Polybenzimidazole verwendet man heute beispielsweise als Membranen in Brennstoffzellen, weil sie auch bei hohen Temperaturen säurebeständig sind und außerdem Protonen leiten können. Polybenzimidazolfasern finden sich auch in feuerfester Kleidung wie etwa den Schutzanzügen von Feuerwehrleuten. „Daran sieht man schon, dass es sich um richtige Super-Kunststoffe handelt“, meint Unterlass. Pyrronpolymere hingegen haben neben ihrer guten Stabilität auch noch besonders interessante elektronische Eigenschaften. Daher eignen sie sich beispielsweise zur Anwendung in Feldeffekttransistoren oder als leistungsfähiges und hochbeständiges Elektrodenmaterial in Batterien. „Dass sich diese Polymere mit Hilfe unseres hydrothermalen Verfahrens herstellen lassen, ist bemerkenswert, weil die chemische Reaktionen zur Herstellung dieser Kunststoffe unter Normalbedingungen empfindlich gegenüber Wasser sind“ , sagt Miriam Unterlass. „Das zeigt, wie vielversprechend unsere Methode ist, für ganz unterschiedliche Einsatzbereiche.“ Die neue Herstellungsmethode für die beiden neuen Materialklassen wurde bereits patentiert, mit Unterstützung des Forschungs- und Transfersupports der TU Wien. Die elektrochemische Analyse der Produkte wurde in Kooperation mit dem Imperial College in London durchgeführt. Referenz M. J. Taublaender, S. Mezzavilla, S. Thiele, F. Glöcklhofer and M. M. Unterlass: “Hydrothermal Generation of Conjugated Polymers on the Example of Pyrrone Polymers and Polybenzimidazoles”, Angew. Chem. Int. Ed. 2020, accepted. doi: https://doi.org/10.1002/anie.202000367

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  • Wissenschaftler optimieren neues Sprühverfahren von Keramikschichten für Hochtechnologien

    Mit aerosolbasierter Kaltabscheidung erzeugte Keramikschicht auf einer porösen gasdurchlässigen Elektrode, wie sie für Brennstoffzellen benötigt wird. Bild: Jörg Exner Keramikbeschichtungen konnten lange Zeit nur durch Sintertechniken bei mehr als 1.000 Grad Celsius erzeugt werden. Ein noch junges Sprühverfahren, die aerosolbasierte Kaltabscheidung, ermöglicht ihre Herstellung jedoch schon bei normalen Raumtemperaturen. Sie ist daher für industrielle Anwendungen hochattraktiv. Ingenieurwissenschaftler der Universität Bayreuth unter der Leitung von Prof Dr.-Ing. Ralf Moos sind an der Weiterentwicklung dieser Technologie international führend beteiligt. In der Zeitschrift „Advanced Materials“ stellen sie deren Vorzüge vor und zeigen, wie die funktionellen Eigenschaften der Keramikschichten im Hinblick auf High-Tech-Anwendungen optimiert werden können. Mit der aerosolbasierten Kaltabscheidung (Powder Aerosol Deposition, PAD) lassen sich dichte Keramikschichten auf sehr verschiedene Arten von Materialien aufbringen, wie etwa auf Stahl, Glas, Silizium oder sogar auf Kunststoff. Dafür wird zunächst ein trockenes keramisches Pulver mithilfe eines Trägergases in ein Aerosol, das heißt in eine Mischung aus Gas und festen Partikeln, überführt. Anschließend wird das Aerosol in einer Vakuumkammer durch eine Düse auf mehrere 100 Meter pro Sekunde beschleunigt und auf das zu beschichtende Material gelenkt. Beim Aufprall brechen die winzigen Keramikpartikel auf. Die dadurch entstehenden, wenige Nanometer großen Bruchstücke besitzen frische aktive Oberflächen. Sie bilden fest haftende dichte Beschichtungen mit einer Dicke zwischen einem und 100 Mikrometern. „Dank ihrer dichten Feinstruktur weisen die Beschichtungen bereits direkt nach dem Aufsprühen hervorragende mechanische Eigenschaften auf. Sie sind außerordentlich hart und besitzen eine gute chemische Beständigkeit“, erklärt Dr.-Ing. Jörg Exner, der Erstautor der Studie, der die Forschungsarbeiten zur PAD an der Universität wesentlich vorangetrieben hat. Wie sich allerdings herausgestellt hat, bleiben funktionelle Eigenschaften der Beschichtungen, insbesondere die elektrische Leitfähigkeit, ohne weitere Schritte unzureichend. In ihrer neuen Studie berichten die Bayreuther Ingenieurwissenschaftler jetzt aber über erfolgreiche Wege zur Optimierung. Schema der aerosolbasierten Kaltabscheidung. Bild: UBT Kristalline Strukturen sind dabei von entscheidender Bedeutung. Der heftige Aufprall der Keramik-Partikel auf den Materialien verursacht Strukturdefekte in den entstehenden Bruchstücken. Darunter leiden nicht nur die elektrische Leitfähigkeit, sondern auch weitere Funktionseigenschaften. „Durch eine Nachbehandlung mit Wärme, dem sogenannten Tempern, lassen sich diese Defekte fast vollständig beheben. Wir konnten zeigen, dass die hierfür erforderlichen Temperaturen in der Regel weitaus geringer sind als beim konventionellen Sintern. Die Vermeidung dieser extrem hohen Temperaturen macht ja gerade die aerosolbasierte Kaltabscheidung so attraktiv. Es bleibt deshalb dabei: Diese Technologie bietet ein sehr hohes industrielles Potenzial, insbesondere wenn qualitativ hochwertige Keramikschichten gefragt sind“, resümiert Exner. Von den beabsichtigten technologischen Anwendungen hängt es ab, welche keramischen Werkstoffe jeweils aufgesprüht werden: Für Kondensatoren eignen sich dielektrische Keramiken, für Sensoren werden elektrisch leitfähige Funktionskeramiken bevorzugt, und in Hochtemperatur-Brennstoffzellen kommt Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumoxid zum Einsatz. Selbst Lithiumionen-Batterien lassen sich damit herstellen. Das an der Universität Bayreuth entwickelte wissenschaftliche Verständnis der Keramikstrukturen und deren Funktionseigenschaften wird wesentlich dazu beitragen, dass hochwertig beschichtete Bauelemente auf schonende Weise in komplexe Systeme eingebaut werden können. Neue Technologien, etwa auf Gebieten der Energiespeicherung und -umwandlung oder zum Zweck des Umweltmonitoring, können daher von Anwendungen der aerosolbasierten Kaltabscheidung erheblich profitieren. Referenz Jörg Exner, Tobias Nazarenus, Dominik Hanft, Jaroslaw Kita, Ralf Moos: What Happens during Thermal Post?Treatment of Powder Aerosol Deposited Functional Ceramic Films? Explanations Based on an Experiment?Enhanced Literature Survey. Advanced Materials (2020), doi: https://doi.org/10.1002/adma.201908104

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  • Schnelle Hilfe für Kliniken

    3D-Druck der Brillenbügel im Stapel für eine höhere Stückzahl. Abb. Hänssler GmbH Medizinische Schutzbrillen, Spender für Desinfektionsmittel und Beatmungsgeräte aus dem 3D-Drucker – Experten des Fraunhofer-Instituts für Produktionstechnik und Automatisierung IPA helfen mit ihrem technischen Know-how beim Kampf gegen die Corona-Pandemie. In Kliniken werden derzeit viele Gebrauchsmaterialien knapp, nicht nur Atemmasken. Schnelle Hilfe ist gefragt. Die Mannheimer Projektgruppe für Automatisierung in der Medizin und Biotechnologie PAMB, einem Ableger des Fraunhofer IPA, kennt die Probleme, denn sie hat täglich mit den Medizinern zu tun. Ihr Arbeitsplatz liegt mitten auf dem Gelände der Mannheimer Uniklinik, direkt vor ihrem Fenster entstand ein Corona-Diagnosestützpunkt. Die Medizintechniker der Projektgruppe boten den Ärzten unbürokratisch ihre Hilfe an. Schutzbrillen sind Mangelware 3D-Druck-Muster der Brillenbügel aus PLA und PC. Abb. Fraunhofer IPA Vor allem Schutzbrillen fehlen – ein Massenprodukt für den einmaligen Gebrauch. Sie erinnern an Schweißerbrillen und bestehen aus einem Gestell und einer transparenten Plastikscheibe. An Scheiben mangelt es nicht in der Klinik, doch Gestelle waren ein Engpass. Auch wenn diese Plastikteile keine Hightech-Produkte sind, müssen sie bestimmten Qualitätsansprüchen genügen – Alltag für die IPA-Wissenschaftler, denn sie kennen sich mit Risikoabschätzungen und Richtlinien in der Medizintechnik aus. Ein Prototyp war bald entwickelt, gefertigt und hinsichtlich seiner Einsetzbarkeit in der Klinik getestet: Er erwies er sich als sterilisierbar und verursachte keine Hautirritationen. Schon nach kürzester Zeit konnten sie den Ärzten ein erstes Muster präsentieren. Das Muster kam sehr gut an und die Klinik wünschte sich 500 Stück. Doch das war nicht so einfach. Die Projektgruppe verfügt zwar über einige 3D-Drucker, die solche Plastikteile herstellen können. Doch die Geräte schaffen höchstens 20 Bügel am Tag, selbst wenn sie rund um die Uhr laufen. So half das Mannheimer Unternehmen Hänssler Kunststoff- und Dichtungstechnik GmbH aus. Übers Wochenende stellte es eine erste Charge her, die inzwischen ausgeliefert ist und in der Uniklinik zum Einsatz kommt. Sollten weitere Krankenhäuser Bedarf haben, kann die Projektgruppe auch dort helfen. Spender für Desinfektionsmittel aus dem Drucker Bei diesem Projekt ist es nicht geblieben. Die Projektgruppe packt auch bei der Beschaffung von Spendern für Desinfektionsmittel mit an. Der benachbarte Chemiekonzern BASF liefert zwar genug Desinfektionsmittel, doch Spender sind inzwischen knapp. Auch hier haben die Fraunhofer-Mitarbeiter ein Musterexemplar gefertigt und werden 100 bis 150 Stück davon produzieren. Beatmungsgerät Marke Eigenbau Corona beschäftigt die Projektgruppe, die inzwischen zu einem großen Teil im Homeoffice arbeitet, noch an anderer Stelle. Koordiniert durch Fraunhofer wollen sie innerhalb weniger Wochen ein alternatives Notfallbeatmungsgerät entwickeln. Es soll aus geeigneten und auch in der Krise noch gut verfügbaren Materialien und einfach herstellbaren Komponenten bestehen , sodass man es in Regionen mit fehlenden Beatmungskapazitäten schnell als Alternative einsetzen kann. Ziel ist es, schon Ende April die Unterlagen für ein einsatzfähiges Gerät vorliegen zu haben und diese anschließend mitsamt Schulungsunterlagen zur Verfügung zu stellen.

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  • Recyceln statt wegwerfen: Zweites Leben für Feuerzeuge

    Unsachgemäß entsorgte Einwegfeuerzeuge belasten die Umwelt. Abb. DBU Ostfalia Hochschule Wolfsburg und LRD Umweltdienste entwickeln Verfahren zum Sammeln und Aufbereiten "In Deutschland werden jedes Jahr etwa 160 Millionen Einwegfeuerzeuge verkauft. Würde man sie hintereinander legen, würde das etwa dem Durchmesser der Erde entsprechen. Wenn sie entsorgt werden, gehen wertvolle Rohstoffe verloren. Außerdem besteht die Gefahr, dass klimaschädliche Gase austreten", erklärt Prof. Dr. Achim Schmiemann, Projektleiter von der Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften (Wolfsburg). In Zusammenarbeit mit LDR Löschmittel-Recycling und Umweltdienste (Harsefeld) soll jetzt ein Aufbereitungsprozess für die ausgedienten Feuerzeuge entwickelt und ein logistisches Konzept zum Sammeln und Rückführen umgesetzt werden. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) fördert das Projekt fachlich und finanziell mit 391.000 Euro Viel Müll und klimaschädliche Gase Einwegfeuerzeuge hielten beim Nutzen hohen Sicherheitsanforderungen stand und seien trotz des geringen Verkaufspreises aus hochwertigen Komponenten hergestellt. "Werden diese Feuerzeuge anschließend im Restmüll entsorgt, besteht die Gefahr des Verpuffens von Restgasen im Müllfahrzeug. Zusätzlich kann das klimaschädliche Brenngas Butan austreten", so Dr. Volker Berding, DBU-Referent für Ressourcenmanagement. 60.000 Liter Butanreste verblieben beim Entsorgen in den Feuerzeugen - das entspreche etwa 333 Badewannen. Der größte Teil der Geräte bestehe aus Kunststoff und Metallen, die beim unsachgemäßen Entsorgen dem Wirtschaftskreislauf dann nicht mehr zur Verfügung stünden. Sammelstelle für Einwegfeuerzeuge Um diese Stoffe zu recyceln, soll zunächst eine logistische Kette zum Sammeln und Rückführen aufgebaut werden. "Wir werden uns dabei an einer Initiative aus Luxemburg orientieren. Dort haben Verbraucher die Möglichkeit, ausgediente Feuerzeuge zum Beispiel in Supermärkten oder Tankstellen abzugeben", beschreibt Schmiemann. LRD Umweltdienste plant, ein solches System auch in Deutschland aufzubauen, das wie bei Batterien auf Sammelboxen beruhe. Sie sollen über das bereits vorhandene Logistiksystem der Einzelhändler zu zentralen Sammelstellen transportiert werden. Gebrauchte Feuerzeuge aufbereiten Die Einwegfeuerzeuge, die bisher im Luxemburger System gesammelt werden, dienten als Basis für den zweiten Schritt. In diesem soll geklärt werden, ob und wie die Materialien und die Restgase recycelt werden können. Dazu entwickle man ein Verfahren, welches das sichere Entfernen des Brenngases möglich macht. Anschließend soll insbesondere der Gehäusekunststoff so rein wie möglich zurückgewonnen werden, um ihn als hochwertigen Rohstoff für neue Produkte wieder zu verkaufen.

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  • Neue Verpackungen braucht das Land

    Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff werden speziell angepasst, damit die Produkte vor Umwelteinflüssen wie Licht, Verunreinigungen, Beschädigungen, Mikroorganismen geschützt sind. In einem gemeinsamen Forschungsprojekt arbeitet das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS mit dem Folienspezialisten POLIFILM Extrusion GmbH an der Entwicklung von biopolymerbasierten Folien für Lebensmittelverpackungen. Dabei setzen die Fachleute unter anderem auf Chitosanbeschichtungen, um die Lebensmittel gegen mikrobiologische Angriffe widerstandsfähiger zu machen. Querschnitt einer Mehrlagenfolie (AFM). Bild: Fraunhofer IMWS Querschnitt einer Mehrlagenfolie (STEM). Quelle: Fraunhofer IMWS Das 2019 in Kraft getretene Verpackungsgesetz verlangt eine nahezu Verdopplung der Recyclingquote von Kunststoffverpackungen. Damit nimmt der Druck auf die Hersteller von Lebensmittelverpackungen zu, Werkstoffe zu entwickeln, die nicht nur ihre Aufgabe in der Anwendung mustergültig erfüllen: Lebensmittelverpackungen sollen das verpackte Gut vor Kontaminationen und Schaden bewahren sowie lange frisch und aromatisch halten. Die Verpackung selbst darf überdies das Lebensmittel nicht belasten, und sie sollte sich nach Gebrauch idealerweise werkstofflich recyceln respektive biologisch abbauen lassen. Keine leichte Aufgabe, schließlich handelt es sich bei Folien für den Einsatz im Bereich Lebensmittel meist um komplexe Mehrkomponentensysteme mit besonderen Barrierefunktionen: Sie zu realisieren, erfordert die Kombination unterschiedlicher polymerer Werkstoffe. Das wiederum macht das werkstoffliche Recycling der Lebensmittelverpackung gegenwärtig schwierig. Zusammen mit einem Folienspezialisten aus der Wirtschaft arbeitet das Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) nun an der Entwicklung neuer biopolymerbasierter Folien. Ziel ist eine nachhaltige Mehrlagenfolie aus Biopolymeren, die sowohl über eine effiziente Barrierewirkung verfügt als auch über eine hohe mechanische Stabilität, hinreichende Transparenz und weitere für den späteren Einsatz bei der Verpackung von Lebensmitteln relevante Eigenschaften, berichtet Dr. Sandra Richter, Projektleiterin am IMWS. Die Barrierefunktion der neuartigen Folien soll durch Kombination tauglicher Materialien beziehungsweise die Einarbeitung plättchenförmiger Füllstoffe erreicht werden. Die antimikrobiellen Eigenschaften der Folienoberfläche wiederum wolle man mithilfe sogenanntem Chitosan erzeugen. Der Naturstoff wird im Zuge mehrerer Aufarbeitungsschritte aus Chitin gewonnen, das in den Schalen von Krustentieren enthalten ist. Chitosan besitzt nicht nur eine antibakterielle Wirkung. Es ist obendrein biokompatibel, sprich biologisch abbaubar, ungiftig und es hat eine natürliche Barrierewirkung, schildert Richter. Chitosan solle in die Außenschicht der Verpackungsfolie eingebracht, als netzartiges Vlies aufkaschiert oder als nasschemische Beschichtung auf die Folie aufgetragen werden. Ein industrielles Verfahren, das die Projektpartner entwickeln möchten, soll die Herstellung der Verpackungsfolie aus Biopolymeren in großen Mengen ermöglichen. Zudem streben die Forschungspartner die Entwicklung einer zerstörungsfreien Diagnostikmethode an, die speziell für Mehrlagenfolien geeignet ist und Erkenntnisse etwa über die Schichtdicken der einzelnen Folienlagen, eventuelle Verbundfehler durch Delamination oder Einschlüsse erlaubt. So wolle man sicherstellen, dass sich die Biofolien auf industrieprozessgerechte Weise testen und die nötigen Qualitätsanforderungen erfüllen lassen. (GD)

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