Kunststoffabfälle mit Werkstoffen der nächsten Generation verhindern
Die moderne Welt ist auf Kunststoffe angewiesen, aber die zunehmende Konzentration auf die Sortier- und Recyclingbemühungen der Haushalte verdeutlicht die Notwendigkeit, wirksamere Wiederaufbereitungs- und Recyclingmethoden zu erforschen, wenn Kunststoffe das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben, sowie Strategien, um Recycling so früh wie möglich in die Innovationsphase zu integrieren. Das vom französischen Kommissariat für Atomenergie und alternative Energien (CEA) in Zusammenarbeit mit Forschungs- und Technologieorganisationen und Industriepartnern durchgeführte Projekt SURPASS integriert Sicherheit und Nachhaltigkeit bereits in den ersten Phasen der Werkstoffentwicklung. „Viele der auf dem Markt befindlichen Kunststoffe sind weder völlig sicher noch nachhaltig“, bemerkt Projektkoordinator Simon Clavaguera, Leiter des CEA-Labors in Grenoble. „Sie wurden ohne Berücksichtigung ihres gesamten Lebenszyklus, einschließlich der Umweltauswirkungen, der Wiederverwertbarkeit oder potenzieller Gefahren entwickelt. Unser Ziel ist es, dafür zu sorgen, dass diese Aspekte bei neuen Werkstoffen von Anfang an im Vordergrund stehen.“
Kunststoffabfälle beseitigen
Kunststoffabfälle stellen nach wie vor ein großes Umweltproblem dar, denn ein Großteil davon landet auf Mülldeponien. Deshalb visiert SURPASS drei Industriesektoren an, auf die zusammen 70 % der europäischen Kunststoffnachfrage entfallen. Im Bauwesen hat SURPASS recycelbare biobasierte Polyurethanharze für Fensterrahmen entwickelt und gleichzeitig die Leistung durch eine Verringerung der Wärmeleitfähigkeit um 70 % im Vergleich zu PVC, dem derzeitigen Industriestandard, gesteigert. Diese Harze enthalten keine gefährlichen Stoffen und werden außerdem für die Wiederverwertbarkeit mit minimalem Materialverlust optimiert. Für den Verkehrsbereich hat das Team feuerfeste, recycelbare Verbundwerkstoffe erschlossen, die Metall in Zugkörpern ersetzen sollen. Diese leichten Werkstoffe erfüllen strenge Brandschutznormen, erhöhen die Haltbarkeit, verringern das Gewicht der Züge und steigern die Energieeffizienz. Im Bereich der Lebensmittelverpackungen hat das Projektteam mit seinen wiederverwertbaren Mehrschichtfolien wichtige Ziele erreicht, indem es die Wiederverarbeitbarkeit und die Sauerstoffbarriereeigenschaften gebessert hat. Die Versuche zeigen vielversprechende Ergebnisse, aber die Transparenz des Materials stellt noch eine Schwierigkeit dar. „Wir haben eine bedeutende Sauerstoffbarriere erreicht, die für die Konservierung von Lebensmitteln entscheidend ist“, so Clavaguera. „Das Team befasst sich nun mit der visuellen Qualität des Materials und prüft die Verbraucherakzeptanz.“
Industrielle Zusammenarbeit
Ein Hauptziel ist es, die Werkstoffe innerhalb von 3,5 Jahren von Technologie-Reifegrad 3 auf 5 zu bringen und damit ihre Praxistauglichkeit zu gewährleisten. Mehrere Projektpartner haben bereits wichtige Innovationen patentiert, und es laufen Lizenzgespräche, um die Vermarktung zu erleichtern. Die Zusammenarbeit mit Industriepartnern war für den bisherigen Projekterfolg unerlässlich. Indresmat, ein spanisches KMU, entwickelt innovative Formulierungen, während WIPAK, ein Unternehmen für flexible Verpackungen, dafür sorgt, dass die Werkstoffe den Marktanforderungen entsprechen. BASF unterstützt das Konsortium bei der Entwicklung nachhaltiger innovativer Werkstoffe und der Sicherheitsbewertung aus industrieller Sicht. Im Verkehrssektor hat das Projektteam mit Forschungseinrichtungen wie Fraunhofer ICT und Cidetec kooperiert und diente als Sprungbrett für Industrieunternehmen wie den spanischen Zughersteller Talgo.
Normung und digitale Instrumente
Bei noch einem Jahr Projektlaufzeit wendet sich SURPASS nun der digitalen Infrastruktur zu. „Wir erstellen eine Website, auf der wir unsere Ergebnisse zusammenfassen, sowie Instrumente und Methoden, die den KMUs helfen sollen, unsere Ergebnisse zu übernehmen und sich an der Entwicklung sicherer und nachhaltiger Kunststoffe zu beteiligen und damit die europäische Wettbewerbsfähigkeit zu stärken“, so Clavaguera abschließend. Ein weiteres Schlüsselelement ist die Normung, wobei das Team Änderungen an bestehenden Normen vornimmt und neue Normen einführt, vor allem für die Dekontaminierung von Kunststoffen nach dem Gebrauch. Diese Rechtsangleichung ist eine wesentliche Voraussetzung für eine maximale Wirkung und praktische Anwendbarkeit der Projektergebnisse. SURPASS endet im November 2025 und könnte tiefgreifende Auswirkungen auf die Kunststoffindustrie haben, indem es branchenübergreifend neue Maßstäbe in Sachen Nachhaltigkeit, Sicherheit und Recyclingfähigkeit setzt.
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