Können organische Materialien die nächste Generation von Kunststoffen antreiben?

Teil II: Organische Füllstoffe in Kunststoffhardware

Könnten organische Materialien die Zukunft der Kunststoffherstellung sein, wenn das Öl ausgeht? Da Kunststoffe erdölbasiert sind, was passiert, wenn die Ölvorräte schwinden? Stellen Sie sich die tiefgreifende Auswirkung auf Alltagsprodukte vor – Handys, Computer, Kleidung, Schuhe, Möbel. Die Antwort könnte in der organischen Chemie liegen.

Organische Additive treiben Kunststoffe seit über einem Jahrhundert an. Der erste wirklich synthetische Polymer, Bakelit, wurde 1912 von Leo Baekeland erschaffen und 1916 erstmals in einem Rolls-Royce-Gangschalthebel verwendet. Bakelit, heute Phenolharz genannt, entsteht durch Polymerisation von Phenol und Formaldehyd – beides organische Verbindungen. Es bleibt geschätzt für seine dielektrische Festigkeit und Hitzebeständigkeit, findet Verwendung in Leiterplatten, Kochgeschirrgriffen, Steckern und sogar Schmuck.

Organische Füllstoffe – Nussschalenmehl, Holzspäne, Reisspelzen, Weizenschalen, Flachsschalen, Maiskolbenmehl, Hühnerfedern, Kork, Muschelschalen und mehr – werden routinemäßig in Thermoplaste wie Polypropylen, Polyethylen und PVC eingemischt. Sie bieten niedrige Dichte, niedrige Kosten und minimale Verarbeitungsbelastung. Allerdings können Naturfasern bei hohen Temperaturen abbauen, was ihren Einsatz auf niedrigschmelzende Kunststoffe beschränkt, und sie können die Schlagfestigkeit reduzieren.

In den USA kombinieren Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (WPC) oft 60 % Reisspelzen mit 40 % recyceltem High-Density-Polyethylen für Baupaneele. In Europa finden Bio-Füllstoffe Anwendung in Autoinnenräumen: Die Elektronik-Kabelbäume des 2014er Ford F-150 ersetzen Talkum durch in Arkansas angebaute Reisspelzen, und der 2015er Volkswagen Golf nutzt ein 50/50 Polypropylen-Fasermix für seinen Frontträger.

Lignin, ein komplexes Polymer, das Pflanzenstämmen ihre Steifigkeit verleiht, ist nach Zellulose das zweithäufigste organische Polymer der Welt. Als Nebenprodukt von Zellstofffabriken, Biokraftwerksanlagen und anderen Bioprozessen ist Lignin ein attraktiver Kandidat für Bioplastics. Pure Lignin Biotechnology Ltd. vermarktet Lignin-Bio-Füllstoffe, die bis zu 20 % Polypropylen oder Polyethylen ersetzen können, was Zugfestigkeit und Biegemodul erhöht. CycleWood Solutions, LLC, ein Start-up der Universität Arkansas, produziert Xylomer™ – einen 100 % biologisch abbaubaren, kompostierbaren Thermoplast, der in ca. 180 Tagen zu Humus zerfällt, nutzbar für Becher, Teller und Tüten.

Da Erdölreserven schwinden und die Nachfrage nach recycelbaren Bioplastics steigt, ist die Branche bereit, organische Materialien sowohl als Füllstoffe als auch als Basisharze zu nutzen.

Was stellen Sie sich für die Zukunft der Kunststoffherstellung vor? Teilen Sie Ihre Gedanken in den Kommentaren unten.

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