Wie werden heute biologisch abbaubare Tüten hergestellt?

Hier der Prozessablauf

Granulat aus biologisch abbaubarem Material wird in einen Extruder geladen, zu einer viskos fließenden Masse geschmolzen, durch einen Filter geleitet und durch Extrudieren des Schmelzes durch eine Öffnung zu einem Schlauch geformt.

Der Schlauch wird mit Luft aufgeblasen, um die Dicke und Größe des Films anzupassen. In diesem Stadium werden auch seitliche Falten für zukünftige „T-Shirt“-Taschen gemacht.

Der Film wird auf Rollen gewickelt.

Der nächste Schritt beinhaltet die Behandlung mit einer Koronaentladung zur Verbesserung der Farbhaftung, die später zur Anbringung von Bildern verwendet wird.

Auf Flexodruckmaschinen werden mit Hilfe des Flexodrucks Designs (Logos, Texte oder fotografische Bilder) auf das Material aufgebracht. Spezielle Flexodruckplatten werden verwendet, um die Farbe auf den Stoff zu übertragen. Mit dieser Methode sind bis zu sechs Farben möglich und es werden schöne, mehrfarbige Bilder mit vielen Nuancen erstellt.

Beutelherstellungsmaschinen versiegeln die Rohlinge durch Schweißen der Nähte an Griffen und Böden. Dann werden die Griffe von „T-Shirt“- und „Bananen“-Tüten ausgeschnitten.

Extruder für die Produktion von biologisch abbaubarem Film

Was ist der Grundstein der neuen Biokunststoffproduktionstechnologien? Keine Überraschung hier – die Produktionstechnologie hat sich nicht grundlegend verändert. Der Schlüsselpunkt bei der Herstellung von biologisch abbaubaren Polymeren liegt darin, Material aus pflanzlichen Rohstoffen mit den erforderlichen Eigenschaften und Merkmalen zu gewinnen.

Welche Rohstoffe werden zur Produktion von Öko-Taschen aus Maisstärke verwendet?

Auf der Suche nach umweltfreundlichen Materialien konzentrierten sich Forscher auf das Studium biologisch abbaubarer Polyester. Ziel war es, biobasierte Rohstoffe zu finden, die in ein Monomer umgewandelt und anschließend zu biologisch abbaubarem Kunststoff polymerisiert werden können.

Mais und seine Stärke erwiesen sich als der vielversprechendste Rohstoff und bilden die Grundlage der modernen Öko-Taschenproduktion. Stärke ist weit verbreitet, da Mais relativ einfach anzubauen ist. Darüber hinaus besitzt es nahezu ideale Eigenschaften: hohe Hydrophilie (absorbiert Wasser gut), Beständigkeit gegen organische Lösungsmittel und schnelle biologische Abbaubarkeit, indem es in ein Substrat umgewandelt wird. Zusätzlich kann chemisch modifizierte Stärke verwendet werden, um Verbundwerkstoffe und Copolymere herzustellen.

Wie Maisstärke zu langlebiger Verpackung aus essbarem Zuckermais wird

Durch die Fermentation von Maisstärkezucker wird zunächst ein Monomer – Milchsäure – gewonnen, indem verschiedene fermentative Mikroorganismen wie Essigsäure- und Milchsäurebakterien, Hefen und deren Kombinationen verwendet werden. Die Milchsäure wird dann zu Polylactid (PLA), einem thermoplastischen aliphatischen Polyester, polymerisiert. Granulat dieses Materials kann in einen Extruder geladen werden, um Film oder beispielsweise Filament für den 3D-Druck herzustellen.

PLA-Bio-Taschen sind nicht so langlebig, transparent oder glänzend wie Polyethylen-Taschen, aber eine würdige Alternative zu „ewigem“ Plastik. Zudem sind PLA-Öko-Taschen mit Logos hervorragende Werbeträger und effektive Marketingtools.

Eigenschaften und Vorteile von PLA

• Zersetzt sich vollständig während der Kompostierung.

• Beständig gegen ultraviolettes Licht.

• Geringe Brennbarkeit, gibt keinen stechenden schwarzen Rauch beim Verbrennen ab.

• Der günstigste und preiswerteste Biokunststoff auf dem Markt.

• Zur Verwendung in der Ukraine zugelassen.

Eine andere Technologie ermöglicht die Herstellung von Biotaschen aus einer Stärke-Pektin-Mischung mit hinzugefügten Weichmachern (z.B. Glycerin).
Granulat wird aus der Verbundmischung hergestellt und Film wird aus dem Granulat im Extrusionsverfahren produziert. Die Extrusion von „Stärkebasierten“ Hülsen ähnelt dem Prozess für synthetische Polyethylenhülsen.

Beispiel für die Zersetzung von oxo-biologisch abbaubarem Plastik in einem Zwischenstadium

Welche anderen Rohstoffe außer Stärke können zur Herstellung biologisch abbaubarer Taschen verwendet werden?

Biologisch abbaubare Taschen können aus verschiedenen pflanzlichen und tierischen Polysacchariden hergestellt werden. Diese Materialien unterliegen einer kontrollierten biologischen Abbaubarkeit zu Kohlendioxid und Wasser und sind in der Natur erneuerbar. Es ist wichtig, daran zu denken, dass fossile Brennstoffreserven, einschließlich Öl, begrenzt sind und der Tag, an dem sie zur Neige gehen, näher rückt.

Die Eigenschaften von Polysacchariden hängen von der Zusammensetzung und räumlichen Struktur ihrer Makromoleküle ab. Daher sind nicht alle Rohstoffe zur Herstellung von Biotaschen geeignet. Einige Technologien sind derzeit unpraktisch, während andere zu kostspielig sind. In der Zukunft könnten jedoch Biotaschen mit Logos aus Sojabohnen, Pilzen oder Algen hergestellt werden.

Arten von natürlichen Rohstoffen für biologisch abbaubare Kunststoffe

• Polyhydroxyalkanoate (PHAs)
  Natürliche biologisch abbaubare Polymere, die aus Poly-β-hydroxybuttersäure gewonnen werden. Das vielversprechendste ist Poly-3-hydroxybutyrat, das bereits zur Herstellung von biologisch abbaubaren Taschen mit Logos verwendet wird. Es wird von bestimmten Mikroorganismen in der Natur synthetisiert und seine Produktion ist abfallfrei und umweltfreundlich. Derzeit wird es hauptsächlich zur Herstellung von chirurgischen Nähten, Verbandmaterialien und orthopädischen Implantaten verwendet, kommt jedoch als 100% biobasiertes und biologisch abbaubares Material für die Produktion von kompostierbarem Plastik auf den Markt.

• Cellulose
  Der wichtigste Polysaccharid und ein Polymer der Glukose, das hauptsächlich aus Holz gewonnen wird. Cellulose kann zur Herstellung von Biokunststoffen, Zellophan und Viskose verwendet werden. Allerdings muss das Rohmaterial zuerst chemisch zu einem flüssigen (viskosen) Zustand modifiziert werden und das Material, das aus der Formgebung (Heißpressen) stammt, ist nicht mehr 100% natürlich.

• Chitin
  Ein stickstoffhaltiges Polysaccharid, das hauptsächlich aus Krustentierschalen gewonnen wird. Es ist teuer und wertvoll, was seine Verwendung für Öko-Taschen unpraktisch macht. Chitin wird zur Herstellung von chirurgischen Fäden, verschiedenen Medikamenten und Nahrungsergänzungsmitteln verwendet.

• Chitosan
  Ein Derivat von Chitin, das natürlich nur in Termitenköniginnen und Zygomycetenpilzen vorkommt. Eine vielversprechende Verwendung ist die Herstellung von Nanofaser-Wundverbänden für ausgedehnte Verbrennungen und Wunden.

• Protein
  Kann zur Herstellung sogenannter Proteinkunststoffe aus tierischen und pflanzlichen Quellen verwendet werden. Geeignete Rohstoffe sind Sojabohnen, aber die Technologie zur Herstellung von Soja-Filmen ist noch in der Entwicklung.

• Natürlicher Kautschuk
  Ein natürliches Polymer, das im Milchsaft tropischer Pflanzen gefunden wird. Wird zur Herstellung von Latexhandschuhen, verschiedenen Beschichtungen, Kautschuk, Schuhen und Reifen verwendet.

Biologisch abbaubare T-Shirt-Tasche mit Logo

Es gibt noch aufregendere Entwicklungen im Bereich biologisch abbaubarer Materialien

• In Israel wird umweltfreundliches Polyethylen aus Ulva lactuca Algen mit Hilfe von Haloferax mediterranei Mikroorganismen hergestellt. Diese Halobakterien ernähren sich von Algen und produzieren Polyhydroxyalkanoate.

• Avani Eco Hub (Bali, Indonesien) produziert seit langem Biotaschen aus Maniokwurzeln.

• In Chile wurden erfolgreiche Experimente mit kalkhaltigen Sedimentgesteinen durchgeführt.

In Japan wurde eine Technologie entwickelt, die Nussschalen und Protisten verwendet. Das Reservekohlenhydrat dieser eukaryotischen Organismen, Paramylon, ist in seiner Zusammensetzung und seinen Eigenschaften ähnlich wie Stärke.