Nachhaltige, biobasierte Beschichtungen für industrielle Anwendungen
Von den fast 1 Million Tonnen Farben und Beschichtungen, die Jahr für Jahr in Europa hergestellt werden, stammen über 80 % aus fossilen Ressourcen. Eine Verringerung der Auswirkungen dieser Beschichtungen wäre ein großer Fortschritt im Sinne von Europas Klimazielen. Die Arbeit im Rahmen des EU-finanzierten Projekts PERFECOAT hat zu dessen Realisierung beigetragen. „Unser Ziel lautete, die Messlatte für nachhaltige Beschichtungen höher zu legen, ohne dabei Abstriche in der Qualität hinzunehmen“, sagt Alexander Wentzel, leitender Wissenschaftler am SINTEF, dem koordinierenden Partner des Projekts. Die Projektarbeit wurde außerdem vom Gemeinsamen Unternehmen für biobasierte Industriezweige (GUBBI) unterstützt, einem Vorläufer des heutigen Gemeinsamen Unternehmens für ein kreislauforientiertes biobasiertes Europa.
Eine Palette biobasierter Beschichtungslösungen bereitstellen
Um dieses Ziel zu erreichen, wurden im Zuge des Projekts Fortschritte bei der Entwicklung und Validierung einer neuen Generation von biobasierten industriellen Holz- und Dekorationsbeschichtungen erzielt. „Unter Einsatz einer Kombination aus industrieller Biotechnologie, chemischer Synthese und Nanotechnologie ist es uns gelungen, eine ganze Palette neuer, nachhaltigerer Lösungen für den Sektor der industriellen Beschichtungen zu entwickeln“, erklärt Wentzel. Zu diesen Lösungen zählt ein neues kohlenhydratbasiertes, UV-härtendes Bindemittelkonzept für Holzbeschichtungen. "Mit einem biobasierten Anteil von über 25 % erfüllten diese Beschichtungen bei Demonstrationsversuchen nahezu die industriellen Leistungsnormen, was eine hervorragende Grundlage für die weitere Entwicklung und Verbesserung darstellt“, fügt Wentzel hinzu. Ein weiteres wichtiges Ergebnis war die Nutzung von polyedrischen oligomeren Silsesquioxanen und mikrofibrillierter Zellulose als funktionelle Zusätze in Beschichtungen. Das Projektteam demonstrierte, wie mit deren Anwendung die chemische Beständigkeit von Beschichtungen verbessert werden könnte, und wie sie als effizientes biobasiertes Rheologieadditiv in wasserbasierten Farben dienen könnten.
Von speziellen Beschichtungsanwendungen bis hin zu natürlichen Pigmentquellen
Projektintern wurde außerdem die Verwendung mikrobieller Zellmasse als möglicher Ersatz für konventionelle Füllstoffe untersucht. Hier zeigten Forschende die Möglichkeit auf, neue Funktionalitäten einzubeziehen, die für spezielle Beschichtungsanwendungen von Bedeutung sein könnten. Darüber hinaus führten die Forschenden technische Veränderungen bei Stämmen unkonventioneller Hefen und Pilze durch, die eine potenzielle natürliche Quelle für Pigmente und weitere wichtige Verbindungen darstellen. Dieser Arbeitsbereich mündete in neuen Stämmen, die definierte Lipide, Terpene und ein erweitertes Spektrum an mikrobiellen Pigmenten von rot bis violett überproduzieren. Zu guter Letzt legten die Forschenden ein umfassendes Paket zur Sicherheits- und Nachhaltigkeitsbewertung für neue Farbbestandteile und -formulierungen vor. Es beinhaltet Methoden der In-vitro-Sicherheitsbewertung sowie ökologische und soziale Lebenszyklusbewertung, Lebenszykluskostenberechnung und Szenarien für das Ende der Lebensdauer.
Klarer Weg zu nachhaltigeren Beschichtungen
Dank der hervorragenden Zusammenarbeit der zwölf Projektpartner hat das PERFECOAT-Team nicht nur die meisten seiner sehr ehrgeizigen Ziele erreicht, sondern auch eine große Menge interessanter und relevanter Forschungsdaten hervorgebracht, auf denen aufgebaut werden kann. In der Tat sind viele der Projektpartner bereits damit beschäftigt, genau dort anzusetzen. So sind beispielsweise mehrere Partner am EU-finanzierten Projekt BIONEER beteiligt, das biobasierte Verbindungen für UV-härtende Beschichtungen noch weiter verbessert. Das Projektteam hat ebenfalls viel in die Kommunikation seiner Ergebnisse investiert. Dazu gehören sowohl die Veröffentlichung einer Reihe von Artikeln als auch die Organisation von Workshops und Webinaren für die Industrie, Verantwortliche der Politik, Studierende und die breite Öffentlichkeit – einschließlich eines Workshops, der gemeinsam mit dem EU/GUBBI-finanzierten Projekt CHAMPION veranstaltet wurde. „Mithilfe der Kombination verschiedener Technologien und Kompetenzen wurde innerhalb von PERFECOAT ein klarer Weg zu nachhaltigeren Beschichtungen gewiesen. Diesen Weg werden unsere Industrie- und Forschungspartner nun anhand einer Reihe von spannenden neuen Projekten und Kooperationen weiterentwickeln“, bestätigt Wentzel abschließend.
Schlüsselbegriffe
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