(Ausgabe: CHEManager 10/2014)     Biobasierte Funktions- und Strukturpolymere     Mit der massenhaften Verfügbarkeit von Erdöl im frühen 20. Jahrhundert begann der Aufstieg der Kunststoffe. Heute sind sie aus Verpackungen, Haushaltswaren, Baumaterialien, Autos, Möbeln und Elektrogeräten nicht mehr wegzudenken. Doch die endliche Verfügbarkeit von fossilen Rohstoffen und der Megatrend Nachhaltigkeit beschleunigen die Suche nach biobasierten Alternativen. Biokunststoffe - aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellte Funktions- und Strukturpolymere - ermöglichen eine intelligente Ressourcennutzung und sorgen für eine hohe Wertschöpfung in einer kohlenstoffarmen Wirtschaft. Grafik 1 zeigt den Biokunststoffkreislauf und die unterschiedlichen „End-of-Life"-Szenarien.

Biokunststoff-Produktionskapazitäten     Die Möglichkeiten, Biokunststoffe einzusetzen, sind nahezu unbegrenzt und umfassen prinzipiell alle Anwendungen für petrobasierte Kunststoffe. Infolgedessen steigen die weltweiten Produktionskapazitäten rapide an (Grafik 2). Bereits heute werden für die Produktion von Kunststoffen, vor allem im Bereich der Funktionspolymere, in großen Mengen nachwachsende Rohstoffe eingesetzt. Bei Strukturpolymeren machen nachwachsende Rohstoffe derzeit nur einen geringen Teil der Rohstoffbasis aus. Der Markt für dauerhafte und bioabbaubare Biokunststoffe hat zurzeit nur ein Volumen von weniger als 1 % des Kunststoffmarktes. Doch für die nächste Zeit wird mit zweistelligen Zuwachsraten gerechnet.

Marktanteile verschiedener Biokunststoffe     Bis vor wenigen Jahren war der Biokunststoffmarkt durch Biokunststoffe geprägt, die sich die natürlichen Strukturen der nachwachsenden Rohstoffe zu Nutze machen, z. B. thermoplastische Stärke und Cellulosederivate. Innerhalb der letzten drei bis vier Jahre hat sich diese Situation grundlegend geändert. Heute wird der Markt von den sog. Drop-in-Biokunststoffen dominiert (Grafik 3), biobasierte Standardkunststoffe wie Bio-Polyethylen (PE), Bio-Polyamid (PA) oder Bio-Polyethylenterephthalat (PET). Für langfristige Szenarien, bei denen die weltweite Kunststoffproduktion weitestgehend auf biobasierte Kunststoffe umgestellt wird, würden dazu 4-7 % der weltweit zur Verfügung stehenden Landwirtschaftsfläche benötigt.

Biokunststoff-Einsatz im Automobilbau     Leichtbau ist ein wesentlicher Trend im Automobilbau. Durch den Einsatz von Kunststoffen lassen sich Fahrzeuggewicht und damit Treibstoffverbrauch und CO2-Emissionen signifikant verringern. Moderne PKWs bestehen zu 15-20 % aus - fast ausschließlich petrobasierten - Kunststoffen. Der Einsatz von biobasierten Materialien ist noch limitiert. Ziel des „Bioconcept-Car"-Projekts der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) und des IfBB Hannover ist die Entwicklung von Automobilbauteilen aus Biopolymerwerkstoffen und Biocomposites (Grafik 4). Zudem wird an der Substitution von synthetischem Kautschuk für Reifen durch Latex aus Löwenzahnmilch geforscht (vgl. Beitrag auf Seite 17).