Biobasierte Prozesse, Materialien und Produkte liefern einen wichtigen Beitrag zu einem nachhaltigen und ressourceneffizienten Wirtschaften. Auf dem 6. Kooperationsforum Biopolymere von Bayern Innovativ ist das Fraunhofer IGB wieder mit einem Ausstellungsstand vertreten. Dabei zeigen wir, wie wir verschiedene katalytische Prozesse zur Herstellung biobasierter Polymere oder Epoxide aus nachwachsenden Rohstoffen oder Reststoffen einsetzen und miteinander kombinieren.

 

Bausteine für biobasierte Kunststoffe

Chemikalien und Polymere aus pflanzlicher Biomasse sind nicht nur »grün«, sondern haben auch vielversprechende Materialeigenschaften. Am Straubinger Institutsteil BioCat des Fraunhofer IGB wurden Verfahren für die Umwandlung von Terpenen, Reststoffen der Cellulosegewinnung aus Holz, zu Biotensiden, biobasierten Epoxiden oder Monomeren für besonders schlagfeste, kältestabile Polyamide entwickelt. Diese Hochleistungspolyamide der terpenbasierten Monomere Campherlactam und Caranlactam weisen aufgrund ihrer amorphen Eigenschaften zudem eine hohe Transparenz auf – und ermöglichen so neue Anwendungen, etwa für Skibrillen oder Visiere.

Epoxide aus Pflanzenölen

Epoxide sind hochreaktive organische Verbindungen, die als PVC-Stabilisatoren, Weichmacher, Vernetzer in Pulverlacken, in Epoxidharzen oder zur Herstellung von Schmierstoffen eingesetzt werden. Bisher basieren Epoxide hauptsächlich auf fossilen Rohstoffen. Das Fraunhofer IGB hat ein chemo-enzymatisches Verfahren entwickelt, das die Epoxidherstellung aus Pflanzenölen bei niedrigeren Temperaturen und unter umweltfreundlichen Bedingungen ermöglicht. Das Verfahren konnte erfolgreich vom 1-Liter- auf den 100-Liter-Maßstab übertragen werden – entsprechend 70 Kilogramm Epoxid.

Isolierung von Chitin und enzymatische Umsetzung zu Chitosan

Chitin, das zweithäufigste Biopolymer auf der Erde, besteht aus N-Acetylglucosamin und kann aus Krabben, Pilzen und Insekten gewonnen werden. Es ist in eine komplexe Matrix aus weiteren Kohlenhydraten, Proteinen und Mineralien eingebettet, aus der es für eine technische Nutzung isoliert werden muss. Das Fraunhofer IGB hat ein neues Verfahren entwickelt, mit dem Chitin effizient und unter milden Bedingungen isoliert werden kann. Für die enzymatische Deacetylierung zu Chitosan, das für Anwendungen in der Textilbeschichtung interessant ist, konnte das Fraunhofer IGB Mikroorganismen isolieren, die die benötigten Enzyme ins Medium freisetzen. Die relevanten Gene, die in den Mikroorganismen identifiziert werden, liefern eine Enzym-Toolbox, die für die Herstellung von maßgeschneidertem Chitosan eingesetzt werden kann.