Biobasierte Kunststoffe

Als biobasierte Kunststoffe werden Kunststoffe bezeichnet, die aus biogenen Ausgangsmaterialien gewonnen werden. Die entsprechenden Polymere oder ihre Vorstufen können auch von Mikroorganismen in einem Fermentationsprozess hergestellt werden.

Ziel ist es, die Abhängigkeit der Kunststoff-produktion von fossilen Rohstoffen zu überwinden, indem die Erzeugung auf Basis nachwachsender Rohstoffe erfolgt.
Aber auch biogene Ressourcen sind nicht unbegrenzt verfügbar, da nur eine begrenzte Anbaufläche zur Deckung aller unserer Bedürfnisse zur Verfügung steht. Daher ist es sowohl aus ökologischen als auch aus ökonomischen Gründen notwendig, Biomasse möglichst vollständig zu verwerten. 
Durch die effiziente Nutzung der biogenen Ressourcen kann zugleich eine höhere Wert-schöpfung erzielt werden. Zudem soll eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft unterstützt werden, welche – neben der kaskadischen Nutzung – auf die Rückführung von biogenem Material in den Produktionskreislauf und die Verwertung von Reststoffen abzielt.
 
Am Institut für Umweltbiotechnologie wird an der Verwendung von landwirtschaftlichen und industriellen Ausgangstoffen zur mikrobiellen Erzeugung von Kunststoffen geforscht. Dazu werden Vorbehandlungsmethoden zum Aufschließen der Rohstoffe untersucht um die Inhaltsstoffe möglichst gut für die Mikroorganismen verfügbar zu machen. Beispiele sind die Verwendung von Ernte-rückständen wie z.B. Stroh, Reststoffe aus der Obst- und Gemüseverarbeitung (Kartoffelreste, Zichorienwurzeln) oder auch Restmelasse und Zuckerrübenschnitzel aus der Zuckerherstellung. Auch biogene Abfälle können über eine biologische Versäuerungsstufe in ein Substrat für die biotechnologische Produktion umgewandelt werden.

Für die Produktion werden geeignete Stämme ausgewählt und passende Kultivierungsverfahren entwickelt. Als Produkt werden hier insbesondere Milchsäure als Vorstufe zu PLA (Polylaktid) und mikrobielle Speicherpolymere wie PHA (Polyhydroxyalkanoate) untersucht.

Auf diese Weise lassen sich Reststoffe zu Kunststoff auf erneuerbarer Basis veredeln. Am Institut für Umweltbiotechnologie liegt der Fokus auf Kunststoffen, die nicht nur biobasiert, sondern auch biologisch abbaubar sind und damit den zusätzlichen Vorteil aufweisen, dass sie vollständig in den natürlichen Stoffkreislauf zurückgeführt werden können.