Centrales Agrar-Rohstoff Marketing- und Energie-Netzwerk e.V.


Die Natur lieferte das Vorbild für Reaktionen zur Herstellung verschiedenster Polymere. Durch die Photosynthese wird beispielsweise aus Kohlendioxid (CO2), Wasser und Sonnenenergie zunächst Glucose und daraus anschließend diverse Biopolymere in Form von Kohlenhydraten gebildet. Wichtige Beispiele hierfür sind Cellulose und Stärke.

Das Grundprinzip ist dabei, kleinere chemische Grundbausteine (sog. Monomere) chemisch aneinander zu binden und zu energiereichen Makromolekülen aufzubauen. Diese dienen in den Pflanzen meist als Stütz- oder Speicherstoffe. Der Mensch nutzt die so entstandenen Biopolymere auch in Form von Stärke, Holz oder Baumharzen schon seit Urzeiten als Nahrung, Werkzeug, Kleidung oder Baumaterial.

 

Ab dem 17. Jahrhundert begannen Naturforscher damit, Biopolymere (z.B. Kautschuk, Leinöl oder Zellulose) chemisch zu modifizieren, um neuartige Eigenschaften zu erreichen. Die dabei entwickelten ersten Kunststoffe wie Gummi, Linoleum oder Celluloid, werden auch als halb-synthetische Kunststoffe bezeichnet und gehören aufgrund ihrer biogenen Rohstoffbasis zu den ersten Biokunststoffen.

Die fossilen Rohstoffe Erdöl und Erdgas gewannen aber immer mehr an Bedeutung und schließlich wurden die ersten rein fossil-basierten bzw. vollsynthetischen Kunststoffe entwickelt. Auch die Entstehung der fossilen Rohstoffe beruht auf der Umwandlung von Naturstoffen, unter hohem Druck und hohen Temperaturen im Erdinneren, zu einem energiereichen Gemisch von Kohlenwasserstoffen.

Die Herstellung von biobasiertem PE, einem sogenannten Drop-In-Biokunststoff, ist mit der Herstellung von fossil-basiertem PE weitestgehend identisch. Die beiden Prozesse unterscheiden sich aber in der Gewinnung des Grundbausteins bzw. Monomeres Ethylen. Im Fall von biobasiertem PE wird Zucker oder Stärke mit Hilfe von Hefen fermentiert (=vergoren) und das dabei entstehende Ethanol durch Dehydratisierung zu Ethylen umgewandelt. Sowohl das dabei gewonnene Ethylen, als auch das daraus hergestellte Polyethylen sind mit den petrochemisch erzeugten Produkten identisch. 

Bei der Herstellung thermoplastischer Stärke werden Stärkekörner im Extruder thermomechanisch auf Grund der wirkenden Temperaturen und Scherkräfte destrukturiert und anschließend extrudiert. Als Hilfsstoffe kommen hierbei unter anderem Wasser und Glycerin zu Einsatz. MIschungen mit anderen Kunststoffen ergeben sogenannte Stärke-Blends mit größerem Eigenschaftsspektrum.


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