Hofer Wis­sen­schaft­ler erfor­schen umwelt­freund­li­che Kunst­stoff­pro­duk­te aus Bioabfällen

Bio- Reststoffe als natürliche Bestandteile von Biokunststoffen; Quelle: Hochschule Hof
Bio- Reststoffe als natürliche Bestandteile von Biokunststoffen; Quelle: Hochschule Hof

“Nichts für die Ton­ne”: Pro­jekt der Hoch­schu­le Hof erhält För­de­rung im Millionenbereich

Gibt es im Super­markt bald Ver­packun­gen mit Bio­ab­fäl­len aus loka­len Moste­rei­en oder Land­wirt­schafts­fo­li­en mit Kaf­fee­satz? Gut mög­lich! Am Insti­tut für ange­wand­te Bio­po­ly­mer­for­schung der Hoch­schu­le Hof (ibp) unter Lei­tung von Prof. Dr. Micha­el Nase möch­te eine Nach­wuchs­for­scher­grup­pe den Ein­fluss natür­li­cher Strah­lung und bio­ge­ner Rest­stof­fe auf die Eigen­schaf­ten und Struk­tur von Bio­po­ly­me­ren erfor­schen. Damit könn­ten die­se Bio­kunst­stof­fe in Zukunft ent­spre­chend der natio­na­len Bio­öko­no­mie­stra­te­gie für eine nach­hal­ti­ge Pro­dukt­wirt­schaft inter­es­sant wer­den. Unter ande­rem sol­len Bio­ab­fäl­le aus der Lebens­mit­tel­in­du­strie und Forst­wirt­schaft in die Bio­kunst­stoff­mi­schun­gen ein­ge­setzt und so einer natür­li­chen Wie­der­ver­wen­dung zuge­führt wer­den. Das Pro­jekt wird zunächst für 3 Jah­re vom Bun­des­mi­ni­ste­ri­um für Ernäh­rung und Land­wirt­schaft (BMEL) geför­dert und bei einer erfolg­rei­chen Eva­lua­ti­on um zwei wei­te­re Jah­re ver­län­gert. Die mög­li­che Gesamt­för­der­sum­me beläuft sich auf ca. 2 Mio. EUR.

Am Anfang steht eine ernüch­tern­de Zahl: Ledig­lich 0,4% der welt­wei­ten Kunst­stoff­pro­duk­te bestehen aus Bio­kunst­stof­fen, d.h. Kunst­stof­fen aus nach­wach­sen­den Roh­stof­fen. Der Grund hier­für liegt in der noch teil­wei­se kom­ple­xen Pro­duk­ti­on, den gering-ver­füg­ba­ren Men­gen und dadurch ver­gleichs­wei­se höhe­ren Prei­sen. Zudem ver­hin­dern der­zeit auch die tech­ni­schen Eigen­schaf­ten der Bio­po­ly­me­re ihren flä­chen­decken­den Ein­satz in der Indu­strie. Das nach­hal­tig zu ändern, hat sich nun eine fünf­köp­fi­ge Nach­wuchs­for­scher­grup­pe um den For­schungs­grup­pen­lei­ter Dr. Mir­ko Ren­nert vorgenommen.

Kern­fra­ge der Bioökonomie

Ab März 2021 beginnt unter dem Namen „EIS­BiR“ („Ein­fluss von ioni­sie­ren­der Strah­lung auf die Eigen­schaf­ten und Ver­ar­bei­tung von Bio­kunst­stof­fen sowie bio­ge­ner Roh- und Rest­stof­fen als funk­tio­na­le Füll- und Ver­stär­ker­stof­fe“) ein Pro­jekt, das auf sei­nem Feld ech­te Grund­la­gen­for­schung betrei­ben möch­te: „Die Nut­zung bio­ge­ner Res­sour­cen anstel­le fos­si­ler Roh­stof­fe zur Her­stel­lung sta­bi­ler Bio­kunst­stoff­pro­duk­te ist eine zen­tra­le Her­aus­for­de­rung der Bio­öko­no­mie. Wir möch­ten die Eigen­schaf­ten der nach­wach­sen­den Roh­stof­fe so ver­än­dern, dass auf unnö­ti­ge Che­mi­ka­li­en ver­zich­tet wer­den kann und Pro­duk­te, unab­hän­gig Ihrer Lebens­dau­er wie­der einer Kreis­lauf­wirt­schaft zuge­führt wer­den kön­nen. Dafür neh­men wir uns natür­li­che Vor­bil­der, wie die Scha­len von Obst und Gemü­se, die mit nur weni­gen Inhalts­stof­fen effek­ti­ve Wir­kun­gen und Pro­dukt­schutz ermög­li­chen“, so Dr. Mir­ko Rennert.

Struk­tur­än­de­rung durch Bestrahlung

Dabei setzt man auf zwei unter­schied­li­che Wege: Die Wis­sen­schaft­ler möch­ten einer­seits den bereits viel­fäl­tig genutz­ten Ein­fluss von ioni­sie­ren­der Strah­lung unter­su­chen, um so die inne­re Struk­tur der Bio­kunst­stof­fe zu ver­än­dern: „Ioni­sie­ren­de Strah­lung kann gezielt auf die inne­re Ver­net­zung oder Abbau der Kunst­stoff­ket­ten wir­ken. Die­se Ver­net­zung ent­schei­det zum Bei­spiel dar­über, wie bieg­sam oder wie hart ein Kunst­stoff ist. Wir möch­ten im Rah­men umfang­rei­cher Ver­suchs­rei­hen her­aus­fin­den, wie stark die­se Eigen­schaf­ten durch Bestrah­lung modi­fi­zier­bar sind, um sie für tech­ni­sche Anwen­dun­gen nut­zen zu kön­nen. Auch UV-Licht gehört dazu und wird unter­sucht, damit Anwen­dun­gen im Frei­en durch Son­nen­ein­strah­lung nicht vor­zei­tig ver­sa­gen“, ergänzt der stell­ver­tre­ten­de For­scher­grup­pen­lei­ter David Krieg.

Leich­te­re Skalierbarkeit

Der Vor­teil einer sol­chen Tech­nik läge auf der Hand: Die Eigen­schaf­ten eines Bio­kunst­stof­fes aus dem­sel­ben Roh­stoff könn­ten gezielt für ver­schie­de­ne Anwen­dun­gen ein­ge­stellt wer­den. Dadurch lie­ße sich der Ein­satz unnö­ti­ger Füll­stof­fe ver­hin­dern und die Bio­kunst­stof­fe könn­ten einer natür­li­chen Wie­der­ver­wen­dung im Sin­ne der Kreis­lauf­wirt­schaft zuge­führt werden.

Bio­ab­fall als Füllstoff

Ein zwei­ter Schwer­punkt des begin­nen­den For­schungs­vor­ha­bens ist die Unter­su­chung bio­ge­ner Rest­stof­fe als natür­li­che Addi­ti­ve: „Ziel ist es die Ände­rung der Eigen­schaf­ten auch durch eine pflan­zen­ba­sier­te Ergän­zung der Bio­kunst­stof­fe zu errei­chen. Die Inhalts­stof­fe aus Rin­den­mulch stel­len nicht nur eine guten Win­ter­schutz für Böden dar, son­dern kön­nen auch die Lebens­dau­er von Bio­kunst­stof­fen ver­län­gern, so wie die Rin­de den Baum vor Wit­te­rung schützt.“, sagt Dr. Mir­ko Ren­nert. Der bio­lo­gi­sche Kreis­lauf wäre damit geschlos­sen und auch hier ergä­ben sich posi­ti­ve Effek­te für den Preis der umwelt­freund­li­chen Bio­kunst­stof­fe: „Bio­lo­gi­sche Rest­stof­fe fal­len als gün­sti­ger Abfall­stoff an oder müs­sen sogar kosten­pflich­tig ent­sorgt wer­den. Die­se sinn­voll Bio­kunst­of­fen zuzu­fü­gen, könn­te den Preis der aktu­ell noch teu­ren Bio­po­ly­me­re redu­zie­ren und einen Ein­satz in der Indu­strie attrak­ti­ver machen“.

Das Pro­jekt „EIS­BiR“ fin­det unter der Trä­ger­schaft der Fach­agen­tur Nach­wach­sen­de Roh­stof­fe e.V. (FNR) statt und soll zunächst bis Ende Febru­ar 2024 laufen.