Innovatoren wetteifern darum, nachhaltige Polymere zu finden

Polymerinnovation, ein Zweig der Materialwissenschaft, war maßgeblich an der Entwicklung vieler Produkte und Technologien beteiligt, die wir täglich verwenden. Allerdings hat ein jüngster globaler Vorstoß zum Schutz der Umwelt Polymermaterialien oder Kunststoffe ins Rampenlicht gerückt.

Teilweise aufgrund dieser verstärkten Prüfung wurden in den letzten Jahren umfangreiche Arbeiten auf dem Gebiet der Polymerwissenschaft durchgeführt. Innovatoren reagieren auf negative Nachrichten in den Medien über Plastikmüll und Verpackungen und konzentrieren sich auf die Suche nach Lösungen.

Ein Großteil der bisherigen Innovationsaktivitäten konzentriert sich auf alternative Methoden zur Wiederverwendung und zum Recycling, und weltweit werden eine Reihe interessanter Forschungsprojekte durchgeführt, die darauf abzielen, einige der Belastungen durch Kunststoffabfälle zu verringern. In diesen Projekten erforschen Studenten des MIT – Massachusetts Institute of Technology in den USA die Auswirkungen, wenn feine Plastikflocken kleinen Mengen Gammastrahlung ausgesetzt werden, bevor sie zerkleinert und in Beton gemischt werden. Dieses Verfahren trägt dazu bei, Beton haltbarer zu machen und bietet gleichzeitig eine alternative Verwendung für Abfallmaterial, das andernfalls auf einer Mülldeponie gelandet wäre.

Tatsächlich nutzen viele der alternativen Verwendungszwecke für Abfallpolymere die vorteilhaften Eigenschaften von Kunststoffen – ihr geringes Gewicht, ihre Festigkeit und Steifigkeit. In vielen Fällen können diese Eigenschaften verbessert werden; Dies ermöglicht die Herstellung maßgeschneiderter Materialien mit einem breiten Spektrum potenzieller Anwendungen.

Ein Beispiel hierfür ist die wachsende Beliebtheit von Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffen (WPC), die aus einer Mischung von Holzfasern und Thermoplasten, darunter Polyethylen und Polyvinylchlorid, hergestellt werden. Diese Materialien werden häufig für Anwendungen wie Terrassendielen, Geländer, Zäune und Bänke verwendet und sind nachhaltig, da sie aus recyceltem Kunststoff hergestellt werden können. Obwohl die biologische Abbaubarkeit eine Rolle spielt, kann ein WPC, das das Ende seiner Nutzungsdauer erreicht, zu neuen Materialien verarbeitet werden, ohne dass es vollständig entsorgt werden muss.

Die Polymerherstellung ist seit langem eng mit der Erdöl- und fossilen Brennstoffindustrie verbunden. Bei der Destillation von Rohöl entstehen verschiedene Nebenprodukte, die häufig in Kunststoffmaterialien gelangen. Aus ökologischer Sicht ist dieser Prozess nicht nachhaltig – er beruht auf der Verwendung schnell erschöpfender fossiler Brennstoffe, setzt Kohlenstoffemissionen in die Umwelt frei und das Endprodukt ist schwer zu recyceln.

Um eine Lösung für dieses Problem zu finden, konzentrieren sich Innovationen im Bereich der Polymermaterialien zunehmend auf Drop-in- oder Biokunststoffe. Diese Produkte werden aus fermentierter Stärke hergestellt, die in Materialien wie Bananenschalen oder Erdnusskernen enthalten ist.

Ein Beispiel für einen solchen Biokunststoff ist Floreon, eine speziell formulierte Verbindung, die dem Standard-Biokunststoff Polymilchsäure zugesetzt wird, um ein Material zu schaffen, das einen nachhaltigen Ursprung hat und eine Reihe von Optionen für das Ende seiner Lebensdauer bietet. Der Biokunststoff Polymilchsäure wird aus nachwachsenden Nutzpflanzen wie Mais, Tapiokawurzeln, Stärke oder Zuckerrohr hergestellt. Dazu wird eine vollständig abbaubare und kompostierbare Polyestermischung hinzugefügt, wodurch ein umweltfreundlicher Kunststoff entsteht, der zur Herstellung von Getränkeflaschen und Co. verwendet werden kann.

Die Entwickler von Floreon haben ihre Investitionen in Forschung und Entwicklung geschützt, indem sie Patentanträge eingereicht haben, die Ansprüche in Bezug auf die Materialmischung, Artikel wie Flaschen, die aus der Verbindung hergestellt werden, und spezifische Herstellungsmethoden oder Polymerverarbeitung mit Floreon, beispielsweise Spritzguss, umfassen. Bisher wurden Patente im Zusammenhang mit dieser Technologie in Europa, Australien, China und Kanada erteilt.

Im Gegensatz zu einigen Biokunststoffen, die kompostierbar und biologisch abbaubar sind, sind Drop-in-Biokunststoffe vollständig recycelbar. Dies bedeutet, dass Drop-in-Kunststoffe vollständig in herkömmliche Recyclingströme integriert werden können, sodass keine speziellen Recyclinganlagen erforderlich sind, sodass weniger Investitionen in End-of-Life-Verarbeitungsanlagen erforderlich sind.

Die Kompatibilität mit bestehenden Recyclinganlagen ist ein wesentlicher Bestandteil der Bemühungen der Polymerindustrie, Innovationen in Richtung einer Kreislaufwirtschaft mit geschlossenen Recyclingkreisläufen voranzutreiben. Recycelter Kunststoff hat den Ruf, minderwertig zu sein als Neukunststoff, weshalb seine Beliebtheit bei den Verbrauchern gelitten hat. Um dieses Problem anzugehen, zielen Innovationen auf dem Gebiet der Biokunststoffe darauf ab, diese Wahrnehmung zu ändern, indem ein fortschrittliches Material geschaffen wird, das, sobald es das Ende seiner Lebensdauer erreicht, problemlos zu etwas gleichwertiger Qualität recycelt werden kann.

Da in diesem Sektor so viele Aktivitäten stattfinden, wird geistiges Eigentum (IP) zwangsläufig eine wichtige Rolle beim Schutz jeglicher Innovation spielen. Innovatoren auf der ganzen Welt konkurrieren darum, praktikable Lösungen für die Probleme zu finden, die durch die weit verbreitete Verwendung von Kunststoffen entstehen, und vielschichtige IP-Rechte bieten einen wichtigen kommerziellen Schutz.

Die wachsende Besorgnis der Öffentlichkeit über die Umweltauswirkungen von Kunststoffabfällen ermutigt Innovatoren, neue, nachhaltige Materialien auf Polymerbasis zu finden. Basierend auf aktuellen Trends liegt die Lösung in der Entwicklung neuartiger Materialien, die den Erwartungen der Verbraucher entsprechen und gleichzeitig einfacher zu recyceln sind.

Jennifer Unsworth

Senior Associate und Patentanwalt

Withers & Rogers LLP

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