Im Projekt ULTRADREAM (finanziert von der TKI-AF), das im Sommer 2023 startete, unterstützt Wageningen Food & Biobased Research (WFBR) die Entwicklung der Kreislaufwirtschaft durch die Nutzung von landwirtschaftlichen Nebenströmen und Rückständen für die Entwicklung neuartiger modifizierter biobasierter, erneuerbarer Polymere, die am Ende ihres Lebenszyklus biologisch abgebaut werden können.
Der Ansatz des WFBR besteht laut WUR darin, die Möglichkeiten zu testen, bestimmte biologisch gewonnene Monomere in Polymere einzubauen, um deren biologische Abbaubarkeit durch die Einwirkung von UV-Licht zu erhöhen. Wenn dieser Ansatz erfolgreich ist, wird er die Anreicherung und das Fortbestehen dieser Polymere am Ende ihrer Nutzungsdauer verhindern. “Jüngste Forschungsergebnisse unserer Organisation haben gezeigt, dass einige spezifische Kohlenhydratbausteine empfindlich auf den Abbau unter UV-Bestrahlung reagieren. Die Einbindung solcher Bausteine in die ursprüngliche Polymerstruktur könnte daher die biologische Abbaubarkeit der erhaltenen Polymere bei Sonnenlicht/UV-Bestrahlung erhöhen. Diese Polymere könnten in Verpackungen, landwirtschaftlichen Mulchfolien oder Dekorations- und Papierbeschichtungen verwendet werden”, erklärt Projektleiter Ghazal Tavakoli Gheinani.
“In ULTRADREAM etablieren wir Technologien und Protokolle, die sicherstellen, dass diese Materialien am Ende ihres Lebenszyklus erfolgreich abgebaut werden können. Unsere Herausforderung besteht darin, sowohl unser Wissen über den zugrundeliegenden Mechanismus des biologischen Abbaus weiterzuentwickeln als auch die Verfahren und Prozesse zu verbessern, um die optimale Kombination aus UV-Abbaubarkeit und Erhaltung der gewünschten Eigenschaften zu erreichen. Dies könnte ein großer Schritt zur Schaffung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sein.”
Sowohl die photolabilen Monomere, die in die Polymere eingearbeitet werden, als auch die ursprünglichen Polymere selbst stammen aus landwirtschaftlichen Nebenströmen. Tavakoli Gheinani: “Wir wandeln geringwertige Non-Food-Reste in funktionelle Produkte mit hohem Mehrwert um. Auf diese Weise entwickeln wir neue Klassen von biologisch erneuerbaren, biologisch abbaubaren Materialien mit einem verbesserten Kreislaufpotenzial.”
Das Projekt, das gemeinsam mit den Partnern Archer Daniels Midland, AkzoNobel und Oerlemans Plastics durchgeführt wird, befasst sich mit Kunststoffen, die in verschiedenen Bereichen eingesetzt werden. Besonders hervorzuheben sind Beschichtungen und Mulchfolien, die in der Landwirtschaft verwendet werden. Die Zusammenarbeit mit Partnern, die diese Produkte entwickeln, hat viele Vorteile. Tavakoli Gheinani: “Was wir in diesem Projekt entwickeln, passt sehr gut zu ihren Zielen, Kreislaufprodukte zu entwickeln, und ermöglicht es ihnen, den Anwendungsbereich ihrer erneuerbaren Plattformen zu erweitern. Gleichzeitig hilft uns die Zusammenarbeit mit Industriepartnern in diesem Projekt nicht nur dabei, mehr Wissen auf diesem Gebiet zu erlangen und unsere Expertise zu erweitern.”
Die Konzentration auf die praktischen Auswirkungen der Forschung ist auch auf die Zusammensetzung des Projektteams zurückzuführen. Tavakoli Gheinani: “Unser Team ist eine Kombination aus Chemikern, Material- und Verfahrensingenieuren. Auf diese Weise können wir sofort feststellen, ob das, was wir im Labor entwickelt haben, auch in der Praxis funktioniert. So wird das Ergebnis zu einer Lösung, von der jeder sofort profitieren kann.
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