Zeitschrift für fortgeschrittene Chemieingenieurwesen

Abstrakt

Biopolymere als nachhaltiger Rohstoff für die Textilindustrie: Chance oder Herausforderung?

Pavan Kumar Manvi

Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften nimmt die Verwendung von Polymeren im Haushalt und in industriellen Anwendungen von Tag zu Tag zu. Die meisten Polymere werden aus Erdöl gewonnen, was in Bezug auf die globale Erwärmung und Verschmutzung ebenfalls enorme Umweltprobleme mit sich bringt. Erschöpfende Erdölreserven und starke Schwankungen der Rohölpreise machen die Suche nach Alternativen erforderlich. Sogenannte Biopolymere sind Polymermaterialien, die aus erneuerbaren Materialien hergestellt werden oder biologisch abbaubar sind oder beides. Die Verwendung von Biopolymeren in der Polymer- und Textilindustrie reduziert nicht nur den CO2-Fußabdruck, sondern bietet auch Unabhängigkeit von Erdöl. Ein Übergang von erdölbasierten zu biobasierten Ressourcen wird als Chance gesehen. Trotz des zunehmenden Interesses an nachhaltigen Rohstoffen wird ein Wechsel von erdölbasierten zu biobasierten Ressourcen als ein lang erwarteter Meilenstein in der Polymerindustrie angesehen. Die Herausforderungen sind nicht nur mit dem höheren Preis als bei herkömmlichen Polymeren verbunden, sondern auch mit der eingeschränkten Verarbeitbarkeit und den unzureichenden Eigenschaften. Die Entwicklung von Biopolymeren hat eine lange Geschichte in verschiedenen Entwicklungsgenerationen. Die Biopolymere der ersten Generation, d. h. Stärke, Zellulose usw., wurden direkt aus den natürlichen Ressourcen gewonnen und in verschiedenen Polymerverarbeitungsverfahren eingesetzt. Natürliche Polymere in ihrer Rohform bereiteten jedoch enorme Schwierigkeiten bei der Verarbeitung aufgrund unerwünschter Polymerstruktur, Morphologie, mangelnder Homogenität und Vorhandensein von Verunreinigungen. Eine effiziente Lösung wurde in der Depolymerisierung biobasierter Rohstoffe und der Verwendung der sauberen Monomere für die Polymersynthese gesehen. Dies führte zur zweiten Generation von Biopolymeren, sogenannten synthetisierten Biopolymeren mit gewünschter Molekülstruktur und maßgeschneiderten Polypeptiden, d. h. Polymilchsäure. Die Veränderung der Struktur synthetisierter Biopolymere ist nach wie vor ein wichtiges Forschungsthema und erfährt große Aufmerksamkeit. Trotz des enormen Potenzials synthetischer Biopolymere stehen sie in Konkurrenz zu Lebensmitteln und Futtermitteln. Es scheint eine Herausforderung zu sein, den weltweiten Polymerbedarf durch synthetisierte biobasierte Polymere zu decken, ohne die Lebensmittel- und Futtermittelkapazitäten zu gefährden. Die Entwicklung von Biopolymeren aus Industrie-, Landwirtschafts- und Haushaltsabfällen wird als wirksame Lösung angesehen, um den weltweiten Bedarf zu decken, ohne den Lebensmittelbedarf zu gefährden. Die Entwicklung von Polyhydroxyalkanoaten aus Abfall und thermoplastischem Polyurethan (teilweise) aus Kohlendioxid wird als mögliche Lösung angesehen. Die Forschungsgruppe „Biopolymer“ am Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen widmet sich der Erforschung des Potenzials von Biopolymeren in der Textilanwendung, entwickelt textile Prozessketten für interdisziplinäre Anwendungen und zielt darauf ab, die Herausforderungen im Zusammenhang mit Biopolymeren in eine Chance für die Textilindustrie umzuwandeln.