Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
Das Projekt HyperBioCoat zielt auf die Entwicklung einer neuen biobasierten und biologisch abbaubaren Beschichtung für Kunststoffverpackungen ab.
Heute werden sowohl Frischwaren als auch Convenience-Produkte häufig in Verpackungen verkauft. Hygieniebestimmungen, lange Haltbarkeit und einfache Verfügbarkeit dieser verpackten Produkte bestimmen unseren Lebensstandard. Dies trägt jedoch wesentlich zur Umweltbelastung bei, da die Verpackungen in diesem Fall hauptsächlich aus Kunststoffen bestehen.
Biologisch abbaubare Verpackungsmaterialien sind seit langem auf dem Markt. Allerdings gibt es strenge Auflagen, die eine breite Anwendung bei Lebensmittelverpackungen verhindern, da diese Materialien für mehrere Anwendungen nicht die gewünschten Eigenschaften aufweisen, wie z.B. eine ausreichende Barriere gegen Wasserdampf, Sauerstoff oder Aromen. Die Idee des Projekts ist es daher, die Eigenschaften von Biokunststoffen durch eine biologisch abbaubare und nachhaltige Beschichtung für Lebensmittel, Kosmetika und medizinische Anwendungen zu verbessern. Wichtig ist, dass die Rohstoffe der Beschichtung nicht mit der Nahrungsmittelproduktion konkurrieren.
Ein europäisches Konsortium von 12 Partnern hat sich im Rahmen des HyperBioCoat-Projekts zusammengeschlossen, das sich aus verschiedenen FuE-Einheiten und Unternehmen zusammensetzt. In diesem Projekt wird eine neue biobasierte und biologisch abbaubare Beschichtung für starre und flexible Kunststoffverpackungen untersucht und entwickelt.
Im Rahmen des Projekts arbeitet die Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS an der Extraktion und chemischen Modifikation bestimmter Polysaccharide, insbesondere Hemicellulose, als Basis für die neuen Beschichtungen. Für die Extraktion verwenden die Forscher eine Extraktionsanlage im Pilotmaßstab und vorbehandelte Fruchtreste aus der Saft- oder Pektinproduktion, z.B. aus Äpfeln oder Himbeeren. Zur Extraktion von Hemicellulosen wird der Extraktor mit Alkali oder heißem Wasser betrieben. Nach der Ausfällung der Hemicellulosen mit Alkohol werden diese an die hohen funktionellen Anforderungen der bioORMOCER®-Beschichtungen angepasst. Die hohe Verzweigung und damit Möglichkeit zur Modifikation ist prädestiniert, Hemicellulosen in weitere Beschichtungskonzepte zu integrieren.
Diese Beschichtung, die auf biobasierte Verpackungen aufgebracht wird, verbessert die Barriereeigenschaften von biobasierten Verpackungen, die bisher nicht ausreichend für eine breite Anwendung im Lebensmittelbereich waren. Die neue biobasierte Beschichtung wird auch die Haltbarkeit des Produkts erhöhen und zur Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen, da alle für die Lacksynthese benötigten Vorprodukte auf erneuerbaren Materialien basieren.
Die chemische Verwertung von Hemicellulosen aus Nebenprodukten der Agrar- und Lebensmittelindustrie unterstützt mehrere Ziele der europäischen Bioökonomiestrategie. Sie schafft einen Mehrwert im Biogasbereich, denn die Rückstände der Extraktion stellen einen zellstoffreichen Rohstoff für etablierte Biogasanlagen dar. Die Vorextraktion von Hemicellulose stärkt daher die Kaskadennutzung von Biomasse. Die Hemicelluloseextraktion ist kompatibel mit Phytoextraktionsverfahren auf Basis organischer Lösungsmittel oder CO2 und diversifiziert damit das Produktportfolio für Produzenten von Phytoextrakten und für regionale Agro-Bioraffinerien.
Das von der Fraunhofer-Einrichtung IWKS und vom Fraunhofer ISC koordinierte Projekt wurde von BBI-JU im Rahmen des Forschungs- und Innovationsprogramms Horizon 2020 der Europäischen Union gefördert (Fördernr. 720736).
