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Biobasierte Verbundwerkstoffe

Svit, 1. März 2016 - Das Unternehmen Chemosvit Fibrochem a.s. ist Teil des kürzlich genehmigten Horizon 2020-Projekts BIO4SELF. Im Rahmen dieses Innovationsprojekts wird Chemosvit Fibrochem a.s. als Teil eines europäischen Konsortiums zur Entwicklung neuartiger PLA-Materialien für Verbundwerkstoffe beitragen.

Die weltweite Nachfrage nach dem Ersatz fossiler Rohstoffe für die Herstellung von Polymeren führt zu einem erheblichen Wachstum von Biokunststoffen in Bezug auf technologische Entwicklungen.

Eine von der Europäischen Kommission durchgeführte Bewertung hat ergeben, dass biobasierte Produkte und Biokraftstoffe einen Jahresumsatz von etwa 57 Mrd. EUR und 300 000 Arbeitsplätze bedeuten. Den Prognosen zufolge wird der Anteil biobasierter Produkte am Gesamtumsatz mit Chemikalien bis 2020 auf 22 % steigen, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von fast 20 %.

Links: Erwartete Biotech-Umsätze (Quelle: McKinsey). Rechts: Schaubild mit dem erwarteten "biobasierten" Beschäftigungswachstum (Quelle: Nova Institute).

Es gibt jedoch immer noch Nachteile, die eine breitere Verwendung und Vermarktung von biobasierten Materialien verhindern. Zwei wichtige davon:

Geringere mechanische Leistungsfähigkeit: Obwohl PLA in einigen Anwendungen bereits herkömmliche Materialien (wie Polyester) ersetzen kann, behindert seine begrenzte mechanische Festigkeit noch immer die kommerzielle Anwendung.
Begrenzte Haltbarkeit: Für Anwendungen mit langer Lebensdauer ist PLA aufgrund seiner begrenzten hydrolytischen Stabilität noch nicht optimal.

Die Verbesserung dieser Eigenschaften bleibt eine wichtige Herausforderung für biobasierte Polymere. Es besteht die Notwendigkeit, biobasierte, nachhaltige polymere Materialien mit hoher Steifigkeit, hoher Schlagzähigkeit und hoher Haltbarkeit zu entwickeln, ohne die Recyclingfähigkeit zu beeinträchtigen.

Das Projekt BIO4SELF wird diese Nachteile beseitigen und zielt auf eine noch nie dagewesene Steifigkeit ab, indem es PLA (das am häufigsten verwendete Biopolymer) mit einem Bio-LCP (flüssigkristallines Polymer) kombiniert, um eine zusätzliche Verstärkungsebene zu schaffen. Darüber hinaus sollen die Temperaturbeständigkeit von PLA und seine Haltbarkeit verbessert werden. Letzteres durch die Zugabe ausgewählter Anti-Hydrolyse-Mittel. Darüber hinaus wird eine inhärente Selbstfunktionalisierung durch photokatalytische Polymere (Selbstreinigungseigenschaften), maßgeschneiderte Mikrokapseln (Selbstheilung) und Fasern zur Erkennung von Verformungen (Selbstsensorik) hinzugefügt.

Das Potenzial der biobasierten Werkstoffe wird in fortgeschrittenen Prototypen für Kraftfahrzeuge und Haushaltsgeräte nachgewiesen. Die kosteneffiziente Herstellung vollständig biobasierter Verbundwerkstoffe, die den Anforderungen an hohe technische Leistung und Nachhaltigkeit gerecht werden, wird durch die Untersuchung der Leistungen neuer biobasierter Werkstoffe bei der Kunststoffherstellung angestrebt. Um dieses Ziel zu erreichen, wird im Rahmen von BIO4SELF die gesamte Wertschöpfungskette betrachtet (siehe Abbildung unten).

Vom PLA-Rohstoff zum Produkt - ein Überblick über den Umfang des BIO4SELF-Projekts.

CHEMOSVIT FIBROCHEM a.s.- wird zum BIO4SELF-Projekt als Technologieführer beitragen, der sich an der Entwicklung und Produktion von PLA-Fasern mit einem hohen Schmelzpunkt beteiligen wird, um die höchstmögliche Festigkeit zu erreichen. Unsere Aufgabe wird das Spinnen und Ziehen von Fasern in industriellem Maßstab sein.

Das BIO4SELF-Konsortium ist stark industrieorientiert und umfasst 5 Großunternehmen und 5 KMU. Diese werden durch 3 Universitäten und 3 Forschungszentren ergänzt. Auf diese Weise deckt BIO4SELF das gesamte erforderliche Fachwissen und die Infrastruktur von Hochschulen, angewandter Forschung und Industrie aus 10 verschiedenen EU-Ländern ab (einen detaillierten Überblick über das Konsortium finden Sie auf der nächsten Seite).

BIO4SELF ist ein H2020-Projekt, d. h. es wird von der Europäischen Union kofinanziert (Zuschuss von 6,8 Mio. EUR). Es hat eine Laufzeit von 40 Monaten und begann am^1. März 2016. Es wird von Centexbel, dem belgischen Forschungszentrum für Textilien und Kunststoffe, koordiniert.

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