![\"Monika](\"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/media\/2023\/05\/Bildschirmfoto-2023-05-19-um-12.28.15.png\")
\u00a9 DHBW\/Mainteam<\/figcaption><\/figure><\/div>\n\n\n
Die Nachfrage nach Kunststoffen ist ungebrochen: Beispielsweise wurden in Deutschland im Jahr 2021 rund 21 Mio. Tonnen produziert, ein Gro\u00dfteil davon f\u00fcr Verpackungen. Nachhaltigere Alternativen aus Rezyklaten oder Reststoffen gibt es zwar schon in verschiedenen Varianten, dennoch wurden im gleichen Jahr fast 85 Prozent der Kunststoffe f\u00fcr Verpackungen noch basierend auf fossilen Rohstoffen hergestellt.1)<\/sup> Dass sich dies \u00e4ndern muss, steht au\u00dfer Frage. Doch wie? Klassische Kunststoffprodukte haben immer noch Vorteile, die die \u00f6kologischen Pendants nicht immer bieten k\u00f6nnen, aber vielfach f\u00fcr die spezifischen Anwendungen gefragt sind. F\u00fcr Verpackungen sind dies unter anderem vergleichsweise geringere Kosten und ein geringeres Gewicht der Produkte, gute Barrieren gegen Feuchtigkeit und z. B. Sauerstoff sowie eine gute thermoplastische Verformbarkeit zu Packmitteln nach Bedarf.<\/p>\n\n\n\n Papier w\u00e4re ein w\u00fcnschenswertes, weil \u00e4u\u00dferst umweltfreundliches Material. Denn es kann zu hundert Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, ist so leicht wie Kunststoff oder sogar leichter sowie ebenso g\u00fcnstig und ist nach einfacher Entsorgung im Altpapier vollst\u00e4ndig recyclingf\u00e4hig. Da allerdings die Erweichungstemperatur der Cellulosefasern \u00fcber deren Zersetzungstemperatur liegt, bricht Papier beim Versuch, dieses f\u00fcr bestimmte Anwendungen zu verformen \u2013 etwa zur Herstellung von Verpackungsschalen f\u00fcr Lebensmittel oder als Um- und Transportverpackung empfindlicher Objekte, z.B. aus Glas. Aus diesem Grund kommen Papierverpackungen \u00fcberwiegend nur dann zum Einsatz, wenn der Werkstoff mechanisch angepasst werden kann, etwa durch Falten oder Pressen zu Kartons, T\u00fcten oder Tellern.<\/p>\n\n\n\n Bis jetzt \u2013 denn Forschende der Dualen Hochschule Baden-W\u00fcrttemberg (DHBW) in Karlsruhe arbeiten in Kooperation mit weiteren Partnern aus Forschung und Industrie im Projekt 3D-Thermocell an der M\u00f6glichkeit, Verpackungen unter Nutzung von bereits bestehenden Maschinen der kunststoffverarbeitenden Industrie aus thermoformbaren Papierwerkstoffen herzustellen. \u201eDas Thermoformen an sich ist in vielen kleinen bis mittelst\u00e4ndischen Unternehmen eine sehr weit verbreitete Technologie\u201c, erkl\u00e4rt Monika Korbmann, die das Projekt an der DHBW betreut. \u201eDa lag es f\u00fcr uns nahe, dies bei der Suche nach Materialien aus nachwachsenden Quellen zu ber\u00fccksichtigen und hier ein neues Gesch\u00e4ftsfeld aus Papier zu betrachten. Denn die Presstechniken sind ja etabliert, und wir wollten auch die Thermoformanlagen m\u00f6glichst so lassen, wie sie sind. Die Herausforderung war es also dazu passende Materialien zu entwickeln.\u201c<\/p>\n\n\n\n Mit Erfolg, denn nach nur zwei Jahren Projektlaufzeit hat das 3D-Thermocell-Team gleich drei praktikable Technologien vorzuweisen, um ein Papiermaterial zur Verf\u00fcgung zu stellen, das nach Belieben wie das Vorbild aus Kunststoff zu thermogeformten Produkten verarbeitet werden kann. <\/p>\n\n\n\n \u201eBisher haben diese Verfahren mit Papier nicht funktioniert, weil man es nicht einfach durch Hitze plastisch und formbar machen kann. Im Gegenteil, es wird spr\u00f6de und wird zerst\u00f6rt\u201c, berichtet Korbmann. \u201eDeshalb war unsere erste Idee, das Papier durch Bespr\u00fchen aufzuweichen und damit dehnbarer zu machen.\u201c <\/p>\n\n\n\n Experimentiert haben die Forschenden dazu mit einer ganzen Reihe an wasserl\u00f6slichen Verbindungen, etwa Chitosan, Gelatine oder Agar-Agar. Durch die Additivierung wurde das Papier tats\u00e4chlich erw\u00e4rm- und verformbar. Als praktikabelste L\u00f6sung erwies sich hier die Verwendung von Chitosan \u2013 eines der h\u00e4ufigsten nat\u00fcrlichen Biopolymere, welches aus Krabbenschalen gewonnen wird – ebenfalls einem Reststoff, der weltweit in gro\u00dfen Mengen anf\u00e4llt.<\/p>\n\n\n\n In einem zweiten Ansatz testeten die Forschenden einen Papierwerkstoff aus Biokunststoff wie etwa PLA (Polylactide) aus Maisst\u00e4rke und Milchs\u00e4ure plus Cellulosefasern. Dieser erwies sich auch ohne Feuchtigkeit beim Erw\u00e4rmen als gut thermoformbar. Die dritte Idee war es, m\u00f6glichst viele Papierfasern in einen Biokunststoff einzuarbeiten, um eine gute Thermoformbarkeit zu erreichen.<\/p>\n\n\n\n Stand heute erwiesen sich alle drei Ans\u00e4tze als so praktikabel, dass sie gleichwertig weiterverfolgt werden. \u201eVielleicht gibt es am Ende f\u00fcr jede unserer Ideen spezifische Anwendungen, und sie k\u00f6nnen alle in die Praxis \u00fcberf\u00fchrt werden\u201c, sagt die Expertin. \u201eOder vielleicht macht es auch Sinn, Methoden miteinander zu kombinieren. Hier ist unsere Entwicklung noch nicht zu Ende. In jedem Fall werden zwei L\u00f6sungen f\u00fcr ein recyclingf\u00e4higes, nachhaltiges Produkt im Sinne der Kreislaufwirtschaft herauskommen.\u201c<\/p>\n\n\n Generell sind viele praktische Anwendungen f\u00fcr den neuen Werkstoff denkbar. Ob im Lebensmittelbereich als Einleger oder Schalen, etwa f\u00fcr Pralinen, Obst und Gem\u00fcse oder im Non-Food-Bereich als Verpackung f\u00fcr technische Bauteile beziehungsweise Kosmetik oder im Automobilbereich \u2013 alles sei denkbar, so Korbmann.<\/p>\n\n\n\n Weiterhin sind auch Versuche mit Recyclingpapier geplant. F\u00fcr die bisherigen Arbeiten mit neuem Papier wurden die Fasern gekauft, und die Papiere im Institutsteil Gernsbach selbst hergestellt. \u201eRecyclingpapier ist nicht eindeutig charakterisierbar, deshalb musste die Technologie an sich erst stehen. Diese M\u00f6glichkeit wird aber nun ein n\u00e4chster Schritt unserer Arbeit sein\u201c, berichtet Korbmann.<\/p>\n\n\n\n Au\u00dferdem werden alle m\u00f6glichen Routen in der konkreten Anwendung gepr\u00fcft. Marktanalysen und Entw\u00fcrfe f\u00fcr die Produkte sind gemacht. Aktuell erstellt das Team die Demonstratoren: \u201eDas hei\u00dft, richtige Anschauungsmuster f\u00fcr Verpackungsl\u00f6sungen\u201c, so die wissenschaftliche Mitarbeiterin. \u201eDiese Prototypen werden wir dann genauestens charakterisieren. Das hei\u00dft, nun stehen gar nicht mehr so viele Experimente an, sondern die konkrete Anwendung.\u201c<\/p>\n\n\n\n In einem Nachfolgeprojekt, f\u00fcr das zurzeit ein Konzept ausgearbeitet wird, soll es um die Anpassung der Anlagentechnik und die \u00dcberf\u00fchrung der Methodik vom Labor- in den Industriema\u00dfstab gehen. Gespr\u00e4che mit Material- und Verpackungsherstellern gab es zwar parallel von Anfang an, sie sollen auch in Zukunft weitergef\u00fchrt und selbstverst\u00e4ndlich auch mit Anfragen aus dem Handel und von Markenartiklern kombiniert werden, die es bereits zunehmend gibt.<\/p>\n\n\n\nNeues, nachhaltiges Gesch\u00e4ftsfeld aus bestehenden Anlagen<\/h3>\n\n\n\n
Drei M\u00f6glichkeiten zur Herstellung von thermoformbarem Papier etabliert<\/h3>\n\n\n
![\"Computermodell](\"https:\/\/www.biooekonomie-bw.de\/application\/files\/2716\/7889\/6098\/3D-Thermocell_Bild_3.jpg\")
Anwendung steht bevor \u2013 Warten auf die Prototypen<\/h3>\n\n\n\n
![\"Computermodell](\"https:\/\/www.biooekonomie-bw.de\/application\/files\/6916\/7889\/6077\/3D-Thermocell_Bild_2.jpg\")
Info-Box: Das Projekt 3D-Thermocell<\/strong><\/h3>\n\n\n\n
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Quelle:<\/strong><\/h3>\n\n\n\n