Will die Lackindustrie nachhaltiger werden, muss sie ihre Abh\u00e4ngigkeit vom Erd\u00f6l reduzieren. Das aber ist leichter gesagt als getan. Wir haben mit Tobias Robert vom Fraunhofer WKI in Braunschweig \u00fcber Chancen und Herausforderungen biobasierter Lackrohstoffe gesprochen.<\/p>\n
Welche biobasierte Rohstoffe sind derzeit aus Ihrer Sicht wichtig f\u00fcr die Farben- und Lackindustrie?<\/p>\n
Dr. Tobias Robert: Die Branche setzt traditionell schon sehr viele biobasierte Rohstoffe ein. Da w\u00e4ren etwa Cellulose, St\u00e4rke und Pflanzen\u00f6le zu nennen. Aber das Ziel ist nat\u00fcrlich eine noch gr\u00f6\u00dfere Variabilit\u00e4t biobasierter Rohstoffe einzusetzen. Daher wurden in der j\u00fcngeren Vergangenheit viele neue (teil)-biobasierte Ausgangsstoffe auf den Markt gebracht, wie zum Beispiel Polyole oder auch Isocyanate. Hier werden vor allem Fetts\u00e4uren als Ausgangsstoffe eingesetzt, aber auch neue Monomere, die mittlerweile biotechnologisch aus nachwachsenden Rohstoffen produziert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n
Zu nennen w\u00e4ren hier u.a. Monomere wie 1,3-Propandiol, Sebacins\u00e4ure, Itacons\u00e4ure oder auch Bernsteins\u00e4ure als Bausteine f\u00fcr Polyester, Alkyde oder Polyurethane. Es gibt allerdings auch noch Bindemittel f\u00fcr deren Herstellung derzeit kaum biobasierte L\u00f6sungen existieren, wie Polyacrylate.<\/p>\n
Und welche Rohstoffe werden in Zukunft noch wichtig werden?<\/p>\n
Robert: Da gibt es Synthesebausteine wie Furandicarbons\u00e4ure oder Isosorbid, die nach meiner Wahrnehmung auf der Schwelle zur Anwendung stehen. Da gibt es allerdings noch ein paar Probleme zu \u00fcberwinden, damit diese in Standartanwendungen zum Einsatz kommen k\u00f6nnen.<\/p>\n
Was f\u00fcr Probleme w\u00e4ren das?<\/p>\n
Robert: Das Potential der Furandicarbons\u00e4ure wird zurzeit vor allem f\u00fcr den Kunststoff-Bereich ausgelotet. Hier k\u00f6nnte PEF eine bio-basierte Alternative f\u00fcr PET-Flaschen sein. Allerdings ist die Verf\u00fcgbarkeit immer noch sehr eingeschr\u00e4nkt. Derzeit kann man Furandicarbons\u00e4ure nur zu sehr hohen Preisen \u00fcber Feinchemikalienanbieter beziehen.<\/p>\n
Woran liegt das?<\/p>\n
Robert: Die Produktionskapazit\u00e4ten sind noch nicht ausreichend aufgebaut.<\/p>\n
Das klingt ja immerhin nach einem l\u00f6sbaren Problem.<\/p>\n
Robert: Richtig, gerade auf der Furandicarbons\u00e4ure liegen gro\u00dfe Hoffnungen, dass sie kommerziell irgendwann in gr\u00f6\u00dferen Mengen zu konkurrenzf\u00e4higen Preisen verf\u00fcgbar ist. Insbesondere f\u00fcr Beschichtungsindustrie gibt es kaum zyklische Bausteine aus nachwachsenden Rohstoffen, die man aber ben\u00f6tigt, um bestimmte Eigenschaften wie zum Beispiel eine hohe H\u00e4rte zu erhalten. Allerdings zeigt die Furandicarbons\u00e4ure auch eine Tendenz zum Vergilben, was die Anwendbarkeit in einigen Bereichen einschr\u00e4nken w\u00fcrde.<\/p>\n
Als alternatives Monomer kommt auch noch Isosorbid in Frage, an dem viel geforscht wird. Hier fehlen bisher allerdings auch ausreichend Anwendungen. Das Problem ist, dass die Harzproduzenten ihre gewohnte Chemie umstellen m\u00fcssten, da etwa die Reaktivit\u00e4t des Isosorbids etwas geringer ist, was es schwieriger macht, diesen Ausgangsstoff in die Bindemittel einzubauen.<\/p>\n
Die Industrie tut sich hier vermutlich schwer, da sie nicht unbedingt einfach mal so komplett neue Formulierungen entwickeln will?<\/p>\n
Robert: Genau. Das sieht man zum Beispiel an der Bernsteins\u00e4ure. Es gibt inzwischen Firmen, die versuchen Bernsteins\u00e4ure in gro\u00dfen Mengen auf den Markt zu bringen und betreiben daf\u00fcr einigen Aufwand. Hier wurden eine Vielzahl Studien durchgef\u00fchrt, um zu zeigen, dass man diesen Baustein erfolgreich einsetzen kann.<\/p>\n
Werden biobasierte Rohstoffe ihrer Meinung nach eher genutzt werden, um fossile Rohstoffe eins zu eins zu ersetzen oder stehen die oft genannten neuen Eigenschaften im Fokus?<\/p>\n
Robert: Das kommt sehr auf die Rohstoffe an. Es gibt zum einen Drop-in Anwendungen, bei denen man den petrochemischen Rohstoff ausgehend von nachwachsenden Rohstoffen biobasiert herstellt. Das bietet den Vorteil, dass die Industrie nichts an ihren Prozessen und Produkten ver\u00e4ndern muss, solange die biobasierten Rohstoffe \u00fcber eine ausreichende Qualit\u00e4t verf\u00fcgen. Ein Beispiel hierf\u00fcr ist biobasierte Acryls\u00e4ure, allerdings sind die Produktionskosten derzeit noch h\u00f6her als f\u00fcr petrochemisch hergestellte Acryls\u00e4ure. Daher wird es wohl noch einige Jahre dauern, bis die biobasierte Variante kommerziell wettbewerbsf\u00e4hig sein wird.<\/p>\n
Es gibt aber eben auch viele neue Monomere, die den Vorteil bieten, \u00fcber neuartige Strukturelemente zu verf\u00fcgen, mit denen man auch neue Produkte oder Eigenschaften erzeugen kann. Ich denke, dass hier ein gro\u00dfes Potenzial f\u00fcr biobasierte Rohstoffe liegt. Diese Potentiale treiben unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten hier auch am Fraunhofer WKI an.<\/p>\n
K\u00f6nnen Sie ein Beispiel f\u00fcr solche neuen Eigenschaften nennen?<\/p>\n
Robert: Wenn Sie zum Beispiel die Itacons\u00e4ure in Polyester einbauen, sind die Doppelbindungen \u00fcber das Polymerr\u00fcckgrat verteilt. Wohingegen Sie bei den klassischen Polyesteracrylaten f\u00fcr UV-h\u00e4rtende Anwendungen die reaktive Bindung nur am Ende der Kette finden. Obwohl die Reaktivit\u00e4t eine andere ist, kann man hier Beschichtungen erhalten, die ganz andere mechanische und physikalische Eigenschaften aufweisen. Das kann zum Beispiel eine h\u00f6here H\u00e4rte sein, oder eine verbesserte Witterungsstabilit\u00e4t.<\/p>\n
Sehen Sie auch negative Auswirkungen von biobasierten Lackrohstoffen?<\/p>\n
Robert: Es kommt immer wieder die Diskussion auf, dass nachwachsende Rohstoffe Agrarfl\u00e4chen f\u00fcr Nahrungsmittel substituieren. Allerdings muss man betrachten, dass der Fl\u00e4chenbedarf f\u00fcr bio-basierte Rohstoffe im kleinen einstelligen Prozentbereich liegt, wenn man den Vergleich zu den Fl\u00e4chen anstellt, die derzeit f\u00fcr Futtermittel oder Biokraftstoffe genutzt wird. Daher denke ich, dass bio-basierte Beschichtungen und auch Kunststoffe vor diesem Hintergrund eine gute Alternative sind.<\/p>\n
Auf Dauer muss man sich auch die Prozesse genauer anschauen, aus denen biobasierten Monomere hergestellt werden. Hier brauchen wir mehr \u00d6kobilanzierungen, welche noch nicht f\u00fcr alle Produkte vorliegen. Viele Monomere werden zwar als nachhaltige Alternative ausgelobt, belegt ist das aber nicht immer.<\/p>\n
Ein biobasierter Rohstoff, der aus Nebenstr\u00f6men erh\u00e4ltlich ist, w\u00e4re ist ja Lignin. Wie sehen sie dessen Potenzial?<\/p>\n
Robert: Das ist tats\u00e4chlich einer der Stoffe, der schon lange als biobasierter Rohstoff gehandelt wird und in dem wir auch ein gro\u00dfes Potential sehen. Man muss allerdings bedenken, dass Lignin ein Feststoff mit hoher Glas\u00fcbergangstemperatur ist, der in g\u00e4ngigen L\u00f6semitteln unl\u00f6slich ist. Das hei\u00dft es bedarf einiger chemischer Tricks, Lignin in eine anwendbare Form zu \u00fcberf\u00fchren. Eine weitere Eigenschaft des Lignins ist dessen braune Farbe. F\u00fcr dekorative Beschichtungen ist die realisierbare Farbpalette daher sehr eingeschr\u00e4nkt. Realistischer ist ein Einsatz in Klebstoffen oder Kunststoffen. Hier wurden in den letzten Jahren sowohl in der Industrie als auch an Forschungsinstituten gute Ideen entwickelt, Lignin stofflich zu nutzen.<\/p>\n
Gibt es noch andere H\u00fcrden bei der Nutzung biobasierter Lackrohstoffe?<\/p>\n
Robert: Hier sind mehrere Dinge zu nennen. Zum einen sind die Kosten biobasierten Rohstoffe oft h\u00f6her als die der konventionellen. Aber auch die zum Teil unsichere Verf\u00fcgbarkeit und die geringe Zahl der Lieferanten stellen ein Problem dar. Zwar sind einige biobasierte Rohstoffe schon zu wettbewerbsf\u00e4higen Preisen in gr\u00f6\u00dferen Mengen verf\u00fcgbar, allerdings stellt sich hier die Frage, ob das auf Dauer so bleibt, vor allem wenn die Nachfrage steigt.<\/p>\n