Bio im Verbund Naturfaserverstärkte Werkstoffe ante portas

Fossile Rohstoffquellen zur Herstellung von Kunststoffen und faserverstärkten Materialien werden immer knapper – aber der Bedarf an Polymeren steigt aufgrund der wachsenden Weltbevölkerung. Nachwachsende Alternativen aus der Natur könnten das drohende Dilemma entschärfen.

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Faserverstärkte Kunststoffe sind ein Megatrend der Kunststoffbranche. Auch Biokunststoffen wird ein großes Wachstum zugesprochen. Eine sehr interessante, neue Werkstoffklasse entsteht auch, wenn Biokunststoffe und Naturfasern zu neuartigen Werkstoffkombinationen verschmelzen. Bei den Biokunststoffen treten auch von Zeit zu Zeit Diskussionen über Ökobilanzen auf. Das heißt, es ist nicht immer geklärt, ob Biowerkstoffe im Vergleich zu ihren fossilen Verwandten wirkliche Vorteile bieten.

Fasern aus Hanf und Kenaf könnten Glasfasern ersetzen

Auch gibt es unterschiedliche Ökobilanzierungsverfahren und Betrachtungswinkel, die eine fundierte Aussage erschweren. Anders könnte sich die Situation bei durch Naturfasern verstärkten Biowerkstoffen darstellen: Denn wenn etwa Fasern aus Hanf und Kenaf Glasfasern aus Kohlendioxid substituieren, können sie bezüglich der bei der Produktion verursachten Kohlendioxidemissionen deutliche Vorteile bieten.

Deshalb gehören naturfaserverstärkte Biokunststoffe zu den Materialien der Branche mit den besten Ökobilanzen, betont Michael Carus, der Geschäftsführer des Nova-Instituts aus Hürth bei Köln. Durch die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten kann sich ein großes Spektrum an Werkstoffen mit neuen Eigenschaften ausbreiten. Auf der Matrixseite stehen nicht nur biobasierte Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA) und Polyhydroxy-Fettsäure (PHA) zur Verfügung: Neue Technologien mit biobasierten Grundstoffen, erlauben heute auch die Herstellung von Polyethylen aus Zuckerrohr oder Polyamiden aus Fettsäuren, die klassische Polymere aus fossilen Rohstoffen ersetzen könnten.

Die Natur zeigt, wie verschiedene Fasertypen anzuwenden sind

Faserseitig bietet die Natur vielfältige Auswahlmöglichkeiten: Das reicht von Holzfasern über Hanf und Bast bis Sisal. In der Polymermatrix sorgen diese Fasern dann für die mechanische Stabilität des Composites.

Ein Experte für diese Werkstoffklasse ist Prof. Jörg Müssig von der Hochschule Bremen. Der ambitionierte Wissenschaftler interessiert sich besonders für die Wechselwirkungen zwischen Faser und Matrix sowie für die Betrachtung der Faser aus dem bionischen Blickwinkel; also für die Wechselwirkungen zwischen Strukturen und Eigenschaften biologischer Systeme.

Auf einem Expertentreffen gab er kürzlich einen Einblick in seine Forschungen, die sich auch auf die Funktion der Faser innerhalb einer Pflanze richten. Dabei kommt er nicht nur für den Laien zu überraschenden Ergebnissen.

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