Perfekte Polymere – Polymere, die physikalische Eigenschaften und Umweltauswirkungen in Einklang bringen – gibt es nicht, aber Polybutylenterephthalat (PBAT) ist näher an der Perfektion als viele andere.
Nachdem es den Herstellern synthetischer Polymere jahrzehntelang nicht gelungen ist, zu verhindern, dass ihre Produkte auf Mülldeponien und in den Ozeanen landen, stehen sie unter dem Druck, Verantwortung zu übernehmen. Viele verstärken ihre Anstrengungen zur Förderung des Recyclings, um Kritik abzuwehren. Andere Unternehmen versuchen, das Abfallproblem anzugehen, indem sie in biologisch abbaubare biobasierte Kunststoffe wie Polymilchsäure (PLA) und Polyhydroxyfettsäureester (PHA) investieren, in der Hoffnung, dass der natürliche Abbau zumindest einen Teil des Abfalls verringert.
Aber sowohl Recycling als auch Biopolymere stoßen auf Hindernisse. Beispielsweise recyceln die Vereinigten Staaten trotz jahrelanger Bemühungen immer noch weniger als 10 Prozent der Kunststoffe. Und biobasierte Polymere – oft die Produkte der Fermentation – haben Schwierigkeiten, die Leistung und Größe der synthetischen Polymere zu erreichen, die sie ersetzen sollen.
PBAT vereint einige der vorteilhaften Eigenschaften synthetischer und biobasierter Polymere. Es wird aus gängigen petrochemischen Produkten – raffinierter Terephthalsäure (PTA), Butandiol und Adipinsäure – gewonnen, ist aber biologisch abbaubar. Als synthetisches Polymer lässt es sich leicht in Massen herstellen und verfügt über die erforderlichen physikalischen Eigenschaften, um flexible Folien herzustellen, die mit denen herkömmlicher Kunststoffe vergleichbar sind.
Das Interesse an PBAT nimmt zu. Etablierte Hersteller wie die deutsche BASF und die italienische Novamont verzeichnen nach jahrzehntelanger Marktbearbeitung eine erhöhte Nachfrage. Zu ihnen gesellen sich mehr als ein halbes Dutzend asiatischer Hersteller, die erwarten, dass das Geschäft mit dem Polymer floriert, da die regionalen Regierungen auf Nachhaltigkeit drängen.
Marc Verbruggen, ehemaliger CEO des PLA-Herstellers NatureWorks und jetzt unabhängiger Berater, glaubt, dass PBAT „das billigste und am einfachsten herzustellende Biokunststoffprodukt“ ist und dass PBAT sich zum herausragenden flexiblen Biokunststoff entwickelt. Es liegt vor Polysuccinat-Butandiolester ( PBS) und PHA-Konkurrenten. Und es dürfte neben PLA zu den beiden wichtigsten biologisch abbaubaren Kunststoffen zählen, die sich seiner Meinung nach zum dominierenden Produkt für starre Anwendungen entwickeln.
Ramani Narayan, Professor für Chemieingenieurwesen an der Michigan State University, sagte, das Hauptverkaufsargument von PBAT – seine biologische Abbaubarkeit – stamme von Esterbindungen und nicht vom Kohlenstoff-Kohlenstoff-Gerüst in nicht abbaubaren Polymeren wie Polyethylen. Esterbindungen werden durch Enzyme leicht hydrolysiert und beschädigt.
Beispielsweise sind Polymilchsäure und PHA Polyester, die sich zersetzen, wenn ihre Esterbindungen aufbrechen. Aber der häufigste Polyester – Polyethylenterephthalat (PET), der in Fasern und Limonadenflaschen verwendet wird – zerfällt nicht so leicht. Dies liegt daran, dass der aromatische Ring in seinem Gerüst von PTA stammt. Laut Narayan machen die Ringe, die strukturelle Eigenschaften verleihen, PET auch hydrophob. „Wasser gelangt nicht so leicht hinein und verlangsamt den gesamten Hydrolyseprozess“, sagte er.
Basf stellt Polybutylenterephthalat (PBT) her, einen Polyester aus Butandiol. Die Forscher des Unternehmens suchten nach einem biologisch abbaubaren Polymer, das sie leicht herstellen konnten. Sie ersetzten einen Teil des PTA in PBT durch Fettdisäure-Glykolsäure. Auf diese Weise werden die aromatischen Anteile des Polymers abgetrennt, so dass sie biologisch abbaubar sind. Gleichzeitig bleibt genügend PTA übrig, um dem Polymer wertvolle physikalische Eigenschaften zu verleihen.
Narayan glaubt, dass PBAT etwas besser biologisch abbaubar ist als PLA, für dessen Zersetzung industrieller Kompost erforderlich ist. Es kann jedoch nicht mit im Handel erhältlichen PHAs konkurrieren, die unter natürlichen Bedingungen, selbst in Meeresumgebungen, biologisch abbaubar sind.
Experten vergleichen die physikalischen Eigenschaften von PBAT häufig mit Polyethylen niedriger Dichte, einem elastischen Polymer, das zur Herstellung von Folien, beispielsweise Müllsäcken, verwendet wird.
PBAT wird häufig mit PLA gemischt, einem starren Polymer mit polystyrolähnlichen Eigenschaften. Die Basf-Marke Ecovio basiert auf dieser Mischung. Verbruggen sagt beispielsweise, dass eine kompostierbare Einkaufstüte normalerweise 85 % PBAT und 15 % PLA enthält.
Novamont verleiht dem Rezept eine weitere Dimension. Das Unternehmen mischt PBAT und andere biologisch abbaubare aliphatische aromatische Polyester mit Stärke, um Harze für spezifische Anwendungen herzustellen.
Stefano Facco, New Business Development Manager des Unternehmens, sagte: „In den letzten 30 Jahren hat sich Novamont auf Anwendungen konzentriert, bei denen Degradationsfähigkeiten einen Mehrwert für das Produkt selbst schaffen können. „
Ein großer Markt für PBAT ist Mulch, der rund um die Feldfrüchte verteilt wird, um Unkraut vorzubeugen und die Feuchtigkeit zu speichern. Wenn Polyethylenfolie verwendet wird, muss diese hochgezogen und oft auf Mülldeponien vergraben werden. Aber biologisch abbaubare Folien können direkt wieder in den Boden eingebracht werden.
Ein weiterer großer Markt sind kompostierbare Müllbeutel für die Gastronomie und die Haussammlung von Lebensmitteln und Gartenabfällen.
Taschen von Unternehmen wie BioBag, das kürzlich von Novamont übernommen wurde, werden seit Jahren im Einzelhandel verkauft.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 26.11.21