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Nachhaltigere Kunststoffflaschen aus PEF

Neues bio-basiertes Polymer mit niedrigem CO2-Fußabdruck als Substitut für PET

13.09.2022 - PET-Flaschen sind leicht, unzerbrechlich und vielseitig verwendbar.

Wegen dieser vorteilhaften Eigenschaften sind sie als Getränkebehälter weit verbreitet. Der ökologische Fußabdruck der Kunststoffflaschen aus Polyethylenterephthalat wiegt aber trotzdem schwer, da das Material noch weitgehend aus fossilen Rohstoffen hergestellt wird und so CO2 in die Atmosphäre freisetzt.

Pflanzenbasierter Kohlenstoff hat einen netto-neutralen Einfluss auf die CO2-Konzentration in der Atmosphäre, weshalb Wissenschaftler und Unternehmen intensiv an alternativen Materialien aus regenerativen Quellen forschen. Ein geeignetes PET-Substitut für Getränkebehälter könnte Polyethylenfuranoat (PEF) sein.

Mit der von Avantium entwickelten YXY-Technologie lässt sich PEF zu 100 % aus pflanzlichen Zuckern herstellen. PEF hat sogar im Vergleich zu PET überlegene Barriereeigenschaften, eine um 12 °C höhere Hitzebeständigkeit, einen um 60 % höheren Modul und eine höhere Festigkeit.

Der Hauptbaustein von PEF, 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA), kann z.B. aus Weizen, Mais und Zuckerrüben hergestellt und mit pflanzen-basiertem Monoethylenglykol (MEG) zu PEF polymerisiert werden. PEF ist mechanisch und chemisch recycelbar und kann im Rahmen des etablierten PET-Recyclings verwertet werden. Dies ermöglicht die Entwicklung von leichten Verpackungen aus PEF mit geringerem Ressourcenverbrauch.

Das niederländische Unternehmen hat das pflanzliche Verpackungsmaterial bereits im Pilotmaßstab eingesetzt und mit dem Bau einer FDCA-Fabrik mit einer Kapazität von 5.000 t/a in Delfzijl begonnen.

Das Nova-Institut hat eine Lebenszyklusanalyse der PEF-Anwendungen von Avantium durchgeführt, die eine erhebliche Verringerung von Treibhausgasemissionen durch die Verwendung von 100 % erneuerbarem Kohlenstoff in PEF anstelle von fossilem Kohlenstoff in PET für die Herstellung von 250- und 500-ml-Flaschen zeigt.

Auch die akademische Forschung zu PEF wird vorangetrieben: Die Herstellung des Rohstoffs FDCA aus Biomasse ist bislang wenig effizient. Ein neuer Fotokatalysator auf Titanbasis könnte die Umwandlung von 5-Hydroxymethylfurfural (HMF) in FDCA effizienter machen, schreibt eine Forschungsgruppe um Ya-­Qian Lan und Yifa Chen von der South China Normal University (SCNU) in Nanjing, China, in der Zeitschrift Angewandte Chemie. Mit solchen Fotokatalysatoren ließen sich auch andere Reaktionen nachhaltiger machen, ist das Team überzeugt.

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