Die bislang aus fossilem Erdöl bestehenden Klebstoff-Komponenten könnten künftig durch solche aus nachwachsenden Rohstoffen ersetzt werden, die beispielsweise in Mais enthalten sind.

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Ähnliche Leistung bei kleinerem CO2-Footprint Fossile Klebstoffanteile könnten künftig durch biologische ersetzt werden

13.11.2018

Covestro hat in Kooperation mit den Klebstoffherstellern Jowat und Henkel Polyurethan-Dispersionsklebstoffe (PUD) mit einem biobasierten Anteil von über 50 Prozent entwickelt. Technisch könnten sie herkömmliche Klebstoffe in den Bereichen Holz, Möbel und Automobil ohne große Anpassungen ersetzen. Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht hat den Beitrag der neuen Produkte zum Klimaschutz belegt.

Lösemittelfreie, wasserbasierte Polyurethan-Dispersionen (PUD) kommen als Klebstoffe in vielen Produkten zum Einsatz. Sie bestehen aus einer Urethan- und einer Polyesterpolyol-Komponente. Im Projekt gelang es den Forschern, die Polyesterpolyole auf Basis nachwachsender Rohstoffe herzustellen. Bernsteinsäure, Sebacinsäure, 1,3-Propandiol und 1,4-Butandiol eigneten sich dabei als Monomere.

Die auf diese Weise hergestellten PUD-Klebstoffe hatten einen biogenen Kohlenstoffanteil von insgesamt über 50 Prozent. In den Anwendungsbereichen Holz, Möbel und Automobil wiesen sie technische Kennwerte nahe am Marktstandard auf. Für biobasierte Schuhklebstoffe besteht noch Optimierungsbedarf.

Gute Marktchancen

Auch die Herstellung demonstrierten die Forscher exemplarisch für einen der am besten geeigneten Polyester bis in den Produktionsmaßstab. „Einer kommerziellen Umsetzung stehen eigentlich nur noch die Rohstoffkosten im Wege“, sagt Projektleiter Dr. Martin Melchiors von Covestro. „Sie sind bei den biobasierten Chemikalien aktuell noch höher als bei den fossilen Pendants.“ Mittelfristig können sich diese Preise nach Meinung des Projektleiters jedoch angleichen.

Sobald es so weit ist, bestehen gute Marktchancen; denn nicht zuletzt haben die Bio-Klebstoffe Vorteile im Hinblick auf den Klimaschutz. Das belegte eine Berechnung des Fraunhofer Umsicht. Demnach haben die biobasierten PUDs einen um mehr als 25 Prozent verringerten CO2-Footprint im Vergleich zu herkömmlichen, fossilbasierten PUDs.

Rohstofftechnisch unabhängig vom Ausland

Bei seiner Suche nach einem Ersatz für Erdöl in Klebstoffen legte das Forscherteam Wert darauf, überwiegend einheimische Rohstoffe zu nutzen, um künftige neue Abhängigkeiten von Exportländern zu vermeiden. Alle im Vorhaben verwandten Biochemikalien lassen sich – zum Teil biotechnologisch – aus den nachwachsenden Rohstoffen Lignocellulose, Stärke, Saccharose, Rizinusöl und Glycerin herstellen.

Diese wiederum sind Bestandteil von unter anderem Holz, Pflanzensamen oder Mais, oder sie fallen bei der Biodieselproduktion an. Von diesen Rohstoffen wird nur das Rizinusöl aus einer nicht in Europa wachsenden Pflanze, nämlich dem Wunderbaum gewonnen.

Förderung und Projektträger

Das Vorhaben Thermoaktivierbare Bio-Klebstoffe (ThermoBIK) wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe (FNR) gefördert. Der Abschlussbericht und weitere Informationen stehen unter den folgenden Förderkennzeichen zur Verfügung:

FKZ 22018212: Covestro
Entwicklung neuer Polyesterpolyole und Polyurethandispersionen

FKZ 22032112: Henkel
Anwendungstechnische Untersuchungen

FKZ 22032212: Jowat
Anwendungstechnische Untersuchungen

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