KraussMaffei Extrusion hat ein Verfahren zur Herstellung eines zu 100 % biobasierten verstärkten Thermoplasten entwickelt.
„Mit unserem Compoundier-Know-how und dem einzigartigen Wissen unseres Projektpartners, einem Mitglied der zypriotischen Synergy Horizon Gruppe, über die Ligninaufbereitung ist es uns gelungen, bis zu 30 % Lignin in die PLA-Matrix einzubringen und ein Compound mit natürlicher antioxidativer Kapazität/Aktivität und kontrollierter biologischer Abbaubarkeit herzustellen“, erklärt Lars Darnedde aus der verfahrenstechnischen Entwicklung und Projektleiter bei KraussMaffei Extrusion.
Lignin ist eine zu 100 % natürliche Substanz, die nach Zellulose das weltweit am häufigsten vorkommende organische Material ist. Lignin kann mit verschiedenen Methoden aus lignozellulosehaltiger Biomasse extrahiert werden. Eines dieser Verfahren ist die Hydrolyse von Biomasse für die Bioethanolproduktion, bei der Lignin als Nebenprodukt anfällt. Hydrolyse-Lignin weist einzigartige Eigenschaften auf, die sie von anderen Ligninarten unterscheiden. Weltweit fallen jährlich rund 50 Millionen Tonnen Lignin, darunter auch Hydrolyse-Lignin, als Abfallprodukt bei der Holzverarbeitung in der Papier- und Bioethanolindustrie an, das zu 98 % verbrannt wird. Verschiedene Forschungsprojekte haben sich bereits mit dem wertvollen nachwachsenden Biorohstoff beschäftigt,
Die Einarbeitung des natürlichen Rohstoffs in die PLA-Matrix hat KraussMaffei in seinem neu eingerichteten Technikum am Standort Laatzen durch umfangreiche Tests bestätigt. Sowohl mit dem Laborextruder ZE BluePower 28 als auch mit dem kleinen Produktionscompounder ZE BluePower 42 gelang es, bis zu 30 Prozent Lignin einzuarbeiten.
Die erfolgreiche Verfahrensabstimmung des Compoundierextruders und die Aufbereitung des Lignins seien durch umfangreiche mechanische Tests bestätigt worden. Im Vergleich zu reinem PLA ermögliche die Ligninverstärkung eine Steigerung des Biege- und Zugmoduls um etwa 30 %. Dies könne sich bei Verpackungsanwendungen als nützlich erweisen, bei denen das Material steif genug sein muss, um unter Belastung seine Form zu behalten. Ein weiterer Vorteil sei, dass Lignin eine ausreichende antioxidative Kapazität aufweist, die insbesondere bei Lebensmittelverpackungen dazu beitragen kann, die Oxidation von Lebensmitteln zu verhindern. Darüber hinaus könne die Qualität und Sicherheit bewahrt werden, indem sie die radikalische Oxidation hemmen und die Bildung von Fehlaromen, Gerüchen oder toxischen Verbindungen verhindern würden. Außerdem sei die Bioverbindung mit Lignin im Gegensatz zu anderen Ligninarten geruchsneutral, was sie für Lebensmittelverpackungen geeigneter mache. Eine neuartige Biocompound-Verbindung, die antioxidative Eigenschaften aufweist, könne auch für biologisch abbaubare Agrarkunststoffe, wie z. B. Mulchfolien, angewendet werden, um sie vor oxidativem Abbau zu schützen.
Im Gegensatz zu reinem PLA, das aufgrund seiner Abhängigkeit von spezifischen Enzymen und industriellen Bedingungen nur begrenzt biologisch abbaubar sei, würden ligninhaltige PLA-Bioverbindungen eine verbesserte biologische Abbaubarkeit mit einer Abbaugeschwindigkeit von mehr als 90 % in 99 Tagen aufweisen.
Kontakt: Lars Darnedde lars.darnedde@kraussmaffei.com, Verfahrenstechnische Entwicklung und Projektleiter, KraussMaffei Extrusion
Bild:KraussMaffei_KM_EXT_20240122_Lignin: Ligninverstärktes PLA: 30 % Lignin für verbesserte Eigenschaften. Natürliche Antioxidantien, höhere Festigkeit und kontrollierte Abbaubarkeit.
AK
7.2.24
