Workshop „material meets design“

3. Juli 2012 in Stuttgart

InteriorPark. wurde von BIOPRO – einer Landesgesellschaft Baden-Württembergs – beauftragt, bio-basierte Kunststoffe durch anspruchsvolle Designprodukte zur Marktreife zu verhelfen. Beim Kick-off Meeting konnten wir bereits den Austausch zwischen Designern und Forschern anstoßen woraus sich spannende Gespräche entwickelt haben.

In Zeiten des Klimawandels und steigender Rohölpreise gewinnen biobasierte Kunststoffe immer mehr an Bedeutung. In der Biotechnologie steckt ein großes bisher ungenutztes Potential, das in diesem Bereich Innovationsprozesse anschieben könnte. Kunststoffe können so vielfältig eingesetzt werden, da sich ihre technischen Eigenschaften wie Formbarkeit, Härte, Bruchfestigkeit oder Temperaturbeständigkeit durch die Wahl von Ausgangsmaterial, Herstellungsverfahren und Beimischung von Zusatzstoffen in weiten Grenzen variieren lassen.

So können Kunststoffe auf eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen „maßgeschneidert“ werden. Die meisten Kunststoffarten basieren heutzutage auf Erdöl, aber auch nachwachsende Rohstoffe können als Ausgangsmaterial dienen. Momentan haben diese sogenannten biobasierten Kunststoffe noch eine verschwindend geringe Bedeutung am Kunststoffmarkt: dies wollen wir ändern!

Der erste Workshop stellt Materialien vor, um daraus interaktiv Produktideen zu entwickeln. Designer, Forscher, Verbände und Unternehmen können sich im direkten Gespräch austauschen und gemeinsam zukunftsorientierte Projekte und Designprodukte entwickeln. Außerdem werden Förderprogramm für Finanzierungsmöglichkeiten vorgestellt.

BIOPRO hat die Hintergründe zur Technologie und aktuellen Entwicklungen in Forschung zu bio-basierten Kunststoffen zusammengestellt:

In Zeiten des Klimawandels und steigender Rohölpreise gewinnen biobasierte Kunststoffe immer mehr an Bedeutung. Zudem ist die Nachfrage groß nach Werkstoffen mit neuen Eigenschaften. In der Biotechnologie steckt ein großes bisher ungenutztes Potential, das in diesem Bereich Innovationsprozesse anschieben könnte. Die BIOPRO Baden-Württemberg unterstützt dies im Rahmen ihrer Aktivitäten zum Thema Biotechnologie und Nachhaltigkeit. Im Jahr 2010 wurden weltweit 265 Millionen Tonnen Kunststoff produziert, 18,5 Millionen Tonnen davon in Deutschland. Zum Vergleich: Eine leere 1,5 Liter PETFlasche
wiegt gerade mal 32 Gramm und in einem durchschnittlichen Mittelklassewagen sind rund 15 Prozent – etwa 0,2 Tonnen – Kunststoff verbaut.

Kunststoffe sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken: Sie begegnen uns als Verpackungsmaterialen und Textilfasern, sind Bestandteil von Klebstoffen und Kosmetika, werden
im Fahrzeugbau eingesetzt oder zu Dämmstoffen, Elektronikgehäusen und Implantaten verarbeitet. Kunststoffe können so vielfältig eingesetzt werden, da sich ihre technischen Eigenschaften wie Formbarkeit, Härte, Bruchfestigkeit oder Temperaturbeständigkeit durch die Wahl von Ausgangsmaterial, Herstellungsverfahren und Beimischung von Zusatzstoffen in weiten Grenzen variieren lassen. So können Kunststoff auf eine Vielzahl unterschiedlicher Anwendungen „maßgeschneidert“ werden.

Biobasierte Kunststoffe werden immer leistungsfähiger Die meisten Kunststoffarten basieren heutzutage auf Erdöl, aber auch nachwachsende Rohstoffe können als Ausgangsmaterial dienen. Momentan haben diese sogenannten biobasierten Kunststoffe noch eine verschwindend geringe Bedeutung am Kunststoffmarkt: Im Jahr 2010 machte die weltweite Produktion mit 580 000 Tonnen gerade mal 0,2 Prozent des Gesamtkunststoffproduktion aus. Aber der Klimawandel und das allgemein gestiegene Umweltbewusstsein, der steigende Rohölpreis und der Wunsch nach Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen sowie die Suche nach Werkstoffen mit neuen Eigenschaften machen biobasierte Kunststoffe zu Werkstoffen der Zukunft. Biokunststoffe werden Dank kontinuierlicher Forschung immer leistungsfähiger und sind in ihren Eigenschaften mit petrochemischen Kunststoffen vergleichbar. Die Produktionskosten für biobasierte Kunststoffe sind momentan jedoch noch sehr hoch, da die Produktionsketten noch nicht auf biobasierte Kunststoffe optimiert sind; denn bisher gibt es – abgesehen von Polymilchsäure (PLA) – kaum großtechnische Anwendungsfelder. Aber mit zunehmender Nachfrage und durch Skalierungseffekte werden die Produktionskosten für biobasierte Kunststoffe sinken.

Bei der Herstellung von Biopolymeren auf Basis nachwachsender Rohstoffe werden chemische und biotechnologische Methoden eingesetzt. Vor allem im Bereich der Biotechnologie steckt ein großes bisher ungenutztes Potential, das es zu erschließen gilt. Dies wird von der BIOPRO Baden-Württemberg im Rahmen ihrer Aktivitäten zum Thema Nachhaltigkeit durch Biotechnologie unterstützt. Im ersten Etappenziel soll die Biosynthetische Chemie etabliert werden. Dazu werden Produktionsverfahren entwickelt, die die im Jahresverlauf verfügbare Biomasse nutzen und so weitgehende Unabhängigkeit von fossilen Ressourcen ermöglichen. Im zweiten Etappenziel sollen die wichtigsten Prozesse mit Hilfe photosynthetisch aktiver Mikroorganismen noch eine Effizienzstufe weiter gebracht werden. So könnten wesentliche Stoffströme künftig auch aus biophotosynthetischer Quelle stammen. Kunststoffbezogener Kohlendioxidkreislauf. Heute wird die über Jahrmillionen abgelagert Biomasse in ihrer fossilen Form verbraucht (äußerer Kreis). Zwei Alternativrouten sind denkbar, an denen bis zur (wirtschaftlichen) Umsetzung jedoch noch intensive Forschung notwendig ist: Die Biosynthetische Chemie, die anstelle von fossilen Ressourcen die im Jahresverlauf verfügbare
Biomasse nutzt. Und die biophotosynthetische Chemie, bei der wesentliche Stoffströme aus biophotosynthetischer Quelle stammen.

Seit 2007 wird die Schnittstelle zwischen der Biotechnologie und dem Kunststoff- bzw. chemischen Sektor in Baden-Württemberg durch den Cluster Biopolymere/Biowerkstoffe
der BIOPRO Baden-Württemberg betreut, der Akteure vernetzt und Entwicklungen vorantreibt. Der Cluster wird im Rahmen von „BioIndustrie 2021“ des Bundesministerium für
Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Als Zielbranchen für biotechnologische Innovationen haben die chemische und kunststoffverarbeitende Industrie in Baden-Württemberg aufgrund ihrer Wirtschaftskraft hohe Relevanz. In Baden-Württemberg befassen sich circa 500 Unternehmen mit der Herstellung von Kunststoffwaren. Der Jahresumsatz in der Kunststoffverarbeitenden Industrie im Land beträgt über 7,5 Milliarden Euro. Etwa 50 000 Menschen stellen hier Waren für die Kunststoffindustrie sowie Kunststoffartikel für vielfältigen Bedarf her. Der Südwesten Deutschlands gehört bundesweit zu den Spitzenregionen der Chemieindustrie sowie der verarbeitenden Branchen und wird hauptsächlich durch kleine und mittlere Unternehmen geprägt.