Polymere Verbundwerkstoffe mit biologisch abbaubarem PHA
Weltweite Produktion von PHA
Diese Woche stehen im Mittelpunkt die biopolymere Shootingstars Polyhydroxyalkanoate (PHA) und ihre Verbundstoffe! Ein kurzer Blick auf die Marktaussichten von PHA: Heute ist PHA eine Nische innerhalb der Biopolymer-Nische und macht nur 2% der weltweiten Produktion aus. Dennoch ist der Aufstieg bedeutend. Bereits im Jahr 2025 könnte der Produktionsanteil 11% des stetig wachsenden Biopolymermarktes erreichen!
Die PHA-Familie
Über PHA zu sprechen, ist wie die Erklärung einer riesigen Patchwork-Familienstruktur. Verschiedene Mikroorganismen produzieren PHA durch enzymatische Synthese, bei der sie Zucker oder Fettsäuren umwandeln. Die Bakterien benötigen spezifische Mangelbedingungen in Verbindung mit einem Überschuss an Kohlenstoffquelle, um die Synthese von PHA zu induzieren. Dabei bestimmen die Anbaubedingungen und der Organismustyp die PHA-Zusammensetzung, immer basierend auf der folgenden Struktur:
Je nach R-Rest variieren die Eigenschaften der Polyester stark und führen zu elastomeren oder thermoplastischen Materialien. Diese Homopolymere werden auch in beliebiger Menge zu Copolymeren kombiniert.
PHA - Vielseitig und vielversprechend!
Wie bereits erwähnt machen die Polymerisationsvarianten PHA zu hochvariablen Materialien. Das Copolyester PHBV zum Beispiel zeigt gute Barrierseigenschaften gegen Sauerstoff und Wasserdampf, während PHBHB deutlich schlechter abschneidet. Generell sind PHAs spröde Polymere mit vergleichsweise hohem Molekulargewicht. In bestimmten Anwendungen, wie z. B. Verpackungsmaterialien, haben sie das Potenzial, konventionelles Polypropylen zu ersetzen und zu einer nachhaltigen Wirtschaft beizutragen.
Wenn man sich die Biologische Abbaubarkeit ansieht, zeigen PHAs ein großes Potenzial in Bezug auf Kompostierbarkeit am Ende ihrer Lebensdauer. Im Vergleich zum bekanntesten Biopolymer PLA sind PHAs leicht abbaubar. Daher wird die Kombination von PHA mit natürlichen Fasern von JRS hauptsächlich nicht zur Verbesserung der biologischen Abbaueigenschaften gemacht, sondern um mechanische Parameter wie die Wärmeformbeständigkeitstemperatur und den E-Modul zu verbessern.
In Bezug auf die Verarbeitung von PHA mit natürlichen Fasern ist es das Gleiche wie letzte Woche mit PLA. Die Feuchtigkeit von pflanzlichen Produkten kann unter Verflüssigungsbedingungen zu Hydrolyse führen. Um die Hydrolyse zu reduzieren oder zu vernachlässigen, sollte die Schneckenausführung angepasst werden und die Fasern idealerweise über einen Seiteneinzug spätestens möglichst spät hinzugefügt werden, um die Verweilzeit zu reduzieren. Geeignete Geräte mit kurzer Verweilzeit und guter Entgasung sind ko-rotierende Doppelschnecken, Planetenwalzen und Mehrfachumdrehungsextruder. Auch eine Vor-Trocknung des Polyesters und pflanzlichen Füllstoffe kann notwendig sein.
Bitte kontaktieren Sie uns bei Fragen oder Kommentaren!
