Perfekte Polymere – Polymere, die physikalische Eigenschaften und Umwelteinflüsse ausgleichen – gibt es nicht, aber Polybutylenterephthalat (PBAT) ist der Perfektion näher als viele andere.
Nachdem sie jahrzehntelang nicht verhindert haben, dass ihre Produkte auf Mülldeponien und in Ozeanen landen, stehen die Hersteller von synthetischen Polymeren unter dem Druck, Verantwortung zu übernehmen.Viele verdoppeln ihre Bemühungen, Recycling zu fördern, 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 verringern wird.
Aber sowohl Recycling als auch Biopolymere stoßen auf Hindernisse.Trotz jahrelanger Bemühungen recyceln die Vereinigten Staaten beispielsweise immer noch weniger als 10 Prozent der Kunststoffe.Und biobasierte Polymere – oft Fermentationsprodukte – haben Mühe, die Leistung und den Umfang der synthetischen Polymere zu erreichen, die sie ersetzen sollen.
PBAT kombiniert einige der vorteilhaften Eigenschaften von synthetischen und biobasierten Polymeren.Es wird aus gängigen petrochemischen Produkten gewonnen – raffinierter Terephthalsäure (PTA), Butandiol und Adipinsäure, ist aber biologisch abbaubar.Als synthetisches Polymer kann es leicht in Massenproduktion hergestellt werden und es hat die physikalischen Eigenschaften, die erforderlich sind, um flexible Folien herzustellen, die mit denen herkömmlicher Kunststoffe vergleichbar sind.
Das Interesse an PBAT steigt.Etablierte Hersteller wie die deutsche BASF und die italienische Novamont verzeichnen nach jahrzehntelanger Marktbearbeitung eine steigende Nachfrage.Zu ihnen gesellen sich mehr als ein halbes Dutzend asiatische Hersteller, die davon ausgehen, dass das Geschäft mit dem Polymer florieren wird, 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 er glaubt, dass PBAT zum herausragenden flexiblen Biokunststoff wird. Es liegt vor Polysuccinat-Butandiolester ( PBS) und PHA-Konkurrenten.Und es dürfte neben PLA zu den zwei wichtigsten biologisch abbaubaren Kunststoffen zählen, die seiner Meinung nach zum dominierenden Produkt für starre Anwendungen werden.
Ramani Narayan, Professor für Chemieingenieurwesen an der Michigan State University, sagte, das Hauptverkaufsargument von PBAT – seine biologische Abbaubarkeit – rühre von Esterbindungen her und nicht vom Kohlenstoff-Kohlenstoff-Skelett in nicht abbaubaren Polymeren wie Polyethylen.Esterbindungen werden leicht hydrolysiert und durch Enzyme beschädigt.
Beispielsweise sind Polymilchsäure und PHA Polyester, die sich zersetzen, wenn ihre Esterbindungen aufbrechen.Aber das gebräuchlichste Polyester – Polyethylenterephthalat (PET), das in Fasern und Getränkeflaschen verwendet wird – zerfällt nicht so leicht.Dies liegt daran, dass der aromatische Ring in seinem Skelett von PTA stammt.Laut Narayan machen die Ringe, die strukturelle Eigenschaften verleihen, PET auch hydrophob.„Wasser ist nicht leicht einzudringen 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 einfach herstellen könnten.Sie ersetzten etwas PTA in PBT durch Fettsäure-Glykolsäure.Auf diese Weise werden die aromatischen Teile 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 biologisch etwas besser abbaubar ist als PLA, für dessen Zersetzung industrieller Kompost erforderlich ist.Aber es kann nicht mit im Handel erhältlichen PHAs konkurrieren, die unter natürlichen Bedingungen biologisch abbaubar sind, selbst in marinen Umgebungen.
Experten vergleichen die physikalischen Eigenschaften von PBAT oft mit Polyethylen niedriger Dichte, einem elastischen Polymer, das zur Herstellung von Folien wie Müllsäcken verwendet wird.
PBAT wird oft mit PLA gemischt, einem starren Polymer mit polystyrolähnlichen Eigenschaften.Die Basf-Marke Ecovio basiert auf dieser Mischung.Zum Beispiel sagt Verbruggen, dass eine kompostierbare Einkaufstasche typischerweise 85 % PBAT und 15 % PLA enthält.
Novamont fügt dem Rezept eine weitere Dimension hinzu.Das Unternehmen mischt PBAT und andere biologisch abbaubare aliphatische aromatische Polyester mit Stärke, um Harze für spezifische Anwendungen herzustellen.
Stefano Facco, der neue Business Development Manager des Unternehmens, sagte: „In den letzten 30 Jahren hat sich Novamont auf Anwendungen konzentriert, bei denen Abbaufähigkeiten einen Mehrwert für das Produkt selbst darstellen können.„
Ein großer Markt für PBAT ist Mulch, der um die Pflanzen herum verteilt wird, um Unkraut zu verhindern und Feuchtigkeit zu speichern.Wenn Polyethylenfolie verwendet wird, muss sie hochgezogen und oft auf Deponien vergraben werden.Aber biologisch abbaubare Folien können direkt zurück in den Boden kultiviert werden.
Ein weiterer großer Markt sind kompostierbare Müllsäcke 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.
Postzeit: 26.11.21