Nachhaltige Geotextilfilter für Ufersicherungen
Im Rahmen der EG-Wasserrahmenrichtlinie werden ökologische Verbesserungen an Wasserstraßen angestrebt. Eine Methode hierfür ist der Einsatz naturnaher Ufersicherungen mit Pflanzen. Die geplanten Geotextilien sollen in diesem Kontext die Filterstabilität und den Erosionsschutz während der kritischen Anfangsphase gewährleisten, in der sich Pflanzen und deren Wurzeln entwickeln müssen. Die technischen Eigenschaften des Geotextils müssen dabei mindestens drei Jahre erhalten bleiben, bevor es sich vollständig abbaut. Dies soll die langfristige Durchgängigkeit des Uferbereichs für Lebewesen sicherstellen.
Bestehende Lösungen sind für diese Anforderungen unzureichend. Naturfaservliese zeigen unter Wasserstraßenbedingungen keine ausreichende Stabilität und bauen sich zu schnell ab. Nicht-abbaubare Kunststoffe erfüllen zwar die technischen Anforderungen, verbleiben jedoch dauerhaft im Boden.
Das Verbundprojekt Bioshoreline, koordiniert von Fraunhofer UMSICHT, entwickelt gemeinsam mit BNP Brinkmann GmbH & Co. KG, Trevira GmbH, FKuR Kunststoff GmbH und der BAW Bundesanstalt für Wasserbau einen sequentiell biologisch abbaubaren Geotextilfilter aus nachwachsenden Rohstoffen. Das Entwicklerteam kombiniert hierfür verschiedene Naturfasern und abbaubare Polymerfasern. Schnell abbaubare Naturfasern sollen Durchwurzelungskanäle für Pflanzen schaffen, während langsamer abbaubare Polymerfasern die technischen Eigenschaften über mindestens drei Jahre sichern.
Hinsichtlich der Polymere müssen die Verarbeitungseigenschaften und die biologische Abbaubarkeit den Anforderungen angepasst und die Verarbeitungsbedingungen zur Polymerfaserherstellung erarbeitet werden.
Dies erklärt Mona Duhme aus der Abteilung Biobasierte Kunststoffe bei Fraunhofer UMSICHT. Bei der Faserauswahl werden neben den unterschiedlichen Zusammensetzungen und Abbaugeschwindigkeiten auch die Verarbeitungsbedingungen zu Geotextilien berücksichtigt. Die Geotextilfilter werden im Projektverlauf in Durchwurzelungs- und Freilandversuchen getestet. Dabei stehen die definierte Abbaubarkeit, die Durchwurzelbarkeit und die mechanischen Eigenschaften, wie die Festigkeit des Geotextilfilters über mehrere Jahre, im Fokus.
Im Freilandversuch wird an einem Wasserstraßenabschnitt eine Uferbefestigung mit dem entwickelten Geotextilfilter installiert. Regelmäßige Probenentnahmen und die Bestimmung der Werkstoffeigenschaften dienen der Optimierung der Geotextilien.
Biobasierte elastische Fußbodenbeläge als Weich-PVC-Alternative
Das Verbundprojekt BioFlooring zielt darauf ab, Biokunststoffen ein weiteres Anwendungsfeld zu erschließen. Im Bausektor gewinnen die Nutzung nachwachsender Rohstoffe, Gesundheitsaspekte, Recyclingfähigkeit und der ökologische Fußabdruck von Produkten zunehmend an Bedeutung. Homogene, elastische Fußbodenbeläge werden derzeit überwiegend aus Weich-PVC hergestellt.
Das Material erfüllt die steigenden Nachhaltigkeitsanforderungen jedoch nur eingeschränkt bis gar nicht und hat zudem in der Öffentlichkeit ein sehr schlechtes Image.
Dies stellt Stefan Zepnik von der Abteilung Biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer UMSICHT fest. Als Ursache wird unter anderem der hohe Anteil niedermolekularer Weichmacher genannt. Obwohl biobasierte Alternativen wie Holzdielen, Parkett oder Linoleum existieren, bieten diese keinen Ersatz für Weich-PVC in elastischen Fußbodenbelägen für großflächige Anwendungen, etwa in Schulen, Büro- oder Verwaltungsgebäuden.
Fraunhofer UMSICHT forscht an einem weichmacherfreien, biobasierten, thermoplastischen Vulkanisat (Bio-TPV), das aus Polymilchsäure (PLA) und einer vernetzten, biobasierten Weichkomponente besteht. Die Kunststoffmischung, beispielsweise aus PLA und Naturkautschuk, wird im Extruder hergestellt, wobei die Weichkomponente simultan vernetzt wird. Dieses Bio-TPV soll langfristig Weich-PVC in homogenen, elastischen Fußbodenbelägen ersetzen. Der Projektpartner FKuR Kunststoff GmbH übernimmt das Scale-Up des Bio-TPV in den Industriemaßstab. Die Gerflor Mipolam GmbH entwickelt die Verfahrenstechnik zur Herstellung des homogenen, elastischen Fußbodenbelags aus dem neuen Material und verantwortet die spätere Vermarktung.
Biokunststoffforschung auf der »K 2016«
Aktuelle Entwicklungen der Biokunststoffforschung des Fraunhofer UMSICHT werden auf der Messe »K 2016« vorgestellt. Fraunhofer UMSICHT ist vom 19. bis 26. Oktober in Düsseldorf auf dem Gemeinschaftsstand des Landes Nordrhein-Westfalen in Halle 6, Stand D76 präsent. Die Projekte Bioshoreline (Förderkennzeichen: 22000815) und BioFlooring (Förderkennzeichen: 22003316) werden vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) gefördert.