Integration von Nanomaterialien in bestehende Produktionslinien
Das auf die Bereiche Verpackung, Automobil und Solar ausgerichtete Projekt OptiNanoPro brachte 15 Partner aus allen Liefer- und Wertschöpfungsketten zusammen. Gemeinsam demonstrierten sie erfolgreich die Integration von Nanomaterialien in bestehende Produktionslinien unter Berücksichtigung von Leistungsverbesserungen sowie Fragen der Nanosicherheit, Nachhaltigkeit, Produktivität und Wirtschaftlichkeit. Die Forscher begannen mit der Entwicklung innovativer polymerer Nanokompositformulierungen, die geeignete Polymer- und Nanopartikeltypen und -anteile für jede anwendbare Anforderung kombinieren. In der Nanotechnologie werden polymere Nanokomposite als Feststoffe bezeichnet, die aus einem Gemisch von zwei oder mehr phasengetrennten Materialien bestehen. Als nächstes passten sie unterschiedliche Verfahren zur Verarbeitung von Polymeren für die Massen- und/oder Oberflächenanwendungen der Nanokomposite in semiindustriellen Produktionslinien an. Diese Verfahren, die typischerweise in den Zielbranchen Verpackung, Automobil und OPV eingesetzt werden, umfassten: Hochenergie-Kugelmahlen (HEM), Compoundieren, Spritzgießen, Elektrospray-Deposition, Beschichten und Laminieren. 25 nutzbare Verfahren und Produkte Das Ergebnis dieser Arbeit war die Schaffung von 25 nutzbaren Schlüsselverfahren und -produkten, einschließlich Barriere- und Injektionsverpackungen (Tuben, Beutel und Gefäße). Diese Verpackungen verwenden sowohl Bio- als auch Standardkunststoffe, um die Sauerstoffpermeation zu halbieren, wodurch Lebensmittel und Kosmetika deutlich besser geschützt werden. Das Projekt produzierte auch ein selbstreinigendes OPV-Laminat mit dem Potenzial, den Energieertrag von Solarmodulen zu erhöhen. Im Automobilbereich entwickelten die Forscher von OptiNanoPro Bauteile mit bis zu 20 % weniger Gewicht als üblich – eine Gewichtsreduzierung, die den Kraftstoffverbrauch und die CO2-Emissionen erheblich senkt. Außerdem wurde eine Ökobilanz durchgeführt, um die Umweltauswirkungen eines jeden Produkts zu messen, angefangen bei der Ressourcengewinnung über die Produktion bis hin zur Nutzung und dem Ende der Lebensdauer. „Die Entwicklung neuer Produkte mit vielseitigen und wertvollen Lebenszyklen kann dazu beitragen, dass sie nicht auf Deponien landen oder unsere Ozeane verschmutzen“, erklärt Elodie Bugnicourt, Projektkoordinatorin von OptiNanoPro. „Darüber hinaus haben wir auch eine Reihe leicht entleerbarer Tuben und Beutel entwickelt, um die Restmengen, die nach dem Gebrauch mit der Verpackung entsorgt werden, um 50 % zu reduzieren.“ Mit Blick auf die Vermarktung Nach Angaben von Bugnicourt stehen inzwischen Vermarktungs- und Geschäftspläne für die fortschrittlichsten Ergebnisse zur Verfügung. „Diese Produkte sollen weiter erforscht werden, bis ausgewählte Innovationen entweder über eine Untergruppe von Partnern, die entlang einer Liefer- oder Wertschöpfungskette zusammenarbeiten, oder über Partner, die insofern eigenverantwortlich handeln, als dass sie einzelne Ergebnisse für neue Anwendungen außerhalb des Konsortiums nutzen, vermarktet werden“, erklärt sie. „Zudem ist es sehr wahrscheinlich, dass wir weitere Forschungsideen entlang der im Rahmen des Projektes eröffneten Produktionslinien umsetzen werden, wie etwa durch die Übertragung der Projektprozesse und Materialinnovationen auf neue Branchen.“
Schlüsselbegriffe
OptiNanoPro, Nanotechnologie, Nanokomposite, Verpackung, Automobil, Solar, Polymer