Biobasierte Additive

Kunststoffen werden oftmals Zusätze wie Weichmacher, Flammschutzmittel und Stabilisatoren beigemischt, um das gewünschte Eigenschaftsprofil zu erreichen. Im Auftrag der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe FNR wurde eine Studie zum Einsatz der für biobasierte Kunststoffe eingesetzten Additive durchgeführt.

Glycerin, Zuckerderivate und Pflanzenöle als biobasierte Additive und Weichmacher

Erst durch den Zusatz von Additiven können Kunststoffe zum Beispiel besser verarbeitet werden, erhalten einen hinreichenden Flammschutz, sind über einen gewissen Zeitraum haltbar und zeigen die für den Anwendungsfall gewünschte Haptik. Leider werden die meisten Additive petrochemisch erzeugt, was zu Lasten der Umwelt geht und zum Nachteil ihrer Recyclierfähigkeit.

Im Referenzjahr 2016 wurden weltweit 15 Millionen Tonnen Kunststoff-Additive verarbeitet, auf Deutschland entfielen davon knapp ein Zehntel. Zum Anteil biobasierter Additive lassen sich Marktzahlen für Teilmärkte ableiten. So wurden biobasierte Weichmacher und Stabilisatoren, die einen hohen Anteil des Additivmarkts ausmachen, mit etwa 23.000 Tonnen in Deutschland erfasst.

Mit einem Bio-Anteil von weniger als 2 Prozent spielen biobasierte Additive aktuell am Gesamtmarkt nur eine untergeordnete Rolle. Zu biobasierten Alternativen für konventionelle Lösungen zählen Stearinsäure, Citrate oder epoxidierte Pflanzenöle.

Auch auf Fettsäuren basierende Stoffe wie Metallseifen, Fettsäureamide oder Glycerinester werden als biobasierte Additive genutzt. Die Wissenschaftler haben in ihrer Studie die bisherigen Erfahrungen und derzeitige Arbeiten zum Einsatz biobasierter Additive in biobasierten Kunststoffen zusammengetragen.

Im Fokus stehen zurzeit Glycerin, Zuckerderivate und Pflanzenöle als Weichmacher, sekundäre Pflanzenstoffe als Biozide sowie Lignin und Phytinsäure als mögliche Flammschutzmittel. Cellulose-, lignin- und holzfaserhaltige Materialien werden als Nukleierungsmittel zur Beeinflussung der Kristallstrukturen und biobasierte Polymere zur Verbesserung der Schlagzähigkeit erprobt.

Die Autoren der Studie haben zusammenfassend folgende Handlungsempfehlungen für die Entwicklung von biobasierten Kunststoff-Additiven zusammengestellt:

• Weiterentwicklung von biobasierten Weichmachern mit dem Ziel, eine zu konventionellen, phthalathaltigen Weichmachern vergleichbare Performance zu erreichen,
• Entwicklung von Drop-In-Additiven durch die Substitution von petrochemischen durch biobasierte Grundstoffe sowie
• Entwicklung von maßgeschneiderten biobasierten Kunststoffen, insbesondere von flammgeschützten Kunststoffen, bei denen die Flammschutzwirkung stark von der Wechselwirkung zwischen Kunststoff und Additiv abhängt.

Die vollständige Studie steht zum Download bereit unter: www.biowerkstoffe.fnr.de/Biobasierte_Additive_Abschlussbericht.pdf