{"id":74272,"date":"2020-04-28T06:41:15","date_gmt":"2020-04-28T04:41:15","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fumwelt-naturschutz%2Fbioabbaubarkeit-von-mikrokapseln.html"},"modified":"2020-04-27T19:10:41","modified_gmt":"2020-04-27T17:10:41","slug":"bioabbaubarkeit-von-mikrokapseln","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/bioabbaubarkeit-von-mikrokapseln\/","title":{"rendered":"Bioabbaubarkeit von Mikrokapseln"},"content":{"rendered":"

In vielen Lebensbereichen werden erd\u00f6lbasierte Kunststoffe durch biobasierte ersetzt, auch beim Einsatz von Mikrokapseln. Diese werden z. B. zur Verkapselung von Duftstoffen in Waschmitteln oder in Kosmetik eingesetzt. Die Biokunststoffe werden dabei zwar aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, sie m\u00fcssen aber chemisch modifiziert werden, damit das Material z. B. l\u00e4nger haltbar wird. Doch inwieweit sind diese modifizierten biobasierten Mikrokapseln noch bioabbaubar? Dieser Frage widmet sich ein Forscher-Team des Fraunhofer-Instituts f\u00fcr Angewandte Polymerforschung IAP.<\/strong><\/p>\n

\"\u00a9
\u00a9 Fraunhofer IAP
Mit Hilfe eines Testsystems kann f\u00fcr unterschiedlichste Proben der Sauerstoffbedarf w\u00e4hrend des Bioabbaus in Frischwasser, Meerwasser oder auch im Boden ermittelt werden.<\/figcaption><\/figure>\n

Naturstoffe sind von sich aus bioabbaubar. Sie unterliegen einem nat\u00fcrlichen Zersetzungsprozess, bei dem organische Materie durch Enzyme der im Boden lebenden Mikroorganismen abgebaut wird. Werden Naturstoffe allerdings chemisch modifiziert, kann sich das negativ auf ihre Bioabbaubarkeit auswirken.<\/p>\n

Datenbank zur Bioabbaubarkeit von Mikrokapseln<\/h3>\n

Bereits seit \u00fcber 25 Jahren werden am Fraunhofer IAP Mikrokapseln f\u00fcr verschiedenste Anwendungen entwickelt \u2013 von verkapseltem Schmiermittel f\u00fcr bewegte Kunststoffbauteile wie Zahnr\u00e4der oder Gleitlager \u00fcber D\u00fcngemittel, die im Boden \u00fcber einen langen Zeitraum freigesetzt werden, bis hin zu Pigmenten, die in Agrar- bzw. Gew\u00e4chshausfolien den Lichteinfall steuern. Im Fokus der Entwicklungen steht auch immer die Nachhaltigkeit des Wandmaterials, denn auch kosmetische und hygienische Produkte wie Duschb\u00e4der, Shampoos oder Waschmittel enthalten Mikrokapseln aus modifizierten Naturstoffen, etwa Gelatine. Dieses Biopolymer wird oftmals als Wandmaterial von Mikrokapseln eingesetzt, die beispielsweise einen Duftstoff einh\u00fcllen und daf\u00fcr sorgen, dass dieser nach und nach \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum freigegeben wird. \u00bbBisher gibt es in der Fachliteratur nur sehr wenige Daten zur Bioabbaubarkeit von Mikrokapseln, bzw. Partikeln im Gr\u00f6\u00dfenbereich von ca. einem Mikrometer bis zu einigen Millimetern. Wir wollen daher verschiedene modifizierte Naturstoffe untersuchen und eine Datenbank mit Informationen zu deren Bioabbaubarkeit aufbauen\u00ab, erkl\u00e4rt Kathrin Ge\u00dfner, Ingenieurin in der Abteilung Mikroverkapselung und Polysaccharidchemie am Fraunhofer IAP. \u00bbDiese Daten werden nicht nur f\u00fcr Mikrokapseln interessant sein, sondern auch f\u00fcr eine Vielzahl anderer Anwendungen, bei denen Biokunststoffe in den Boden gelangen. Damit erweitern wir auch unser Portfolio in Bezug auf die Entwicklung von Mikrokapseln\u00ab, so Ge\u00dfner.<\/p>\n

Pr\u00fcfung der Bioabbaubarkeit in Frischwasser, Meerwasser oder im Boden<\/h3>\n

Um eine Aussage \u00fcber die Bioabbaubarkeit treffen zu k\u00f6nnen, f\u00fchren die Forscherinnen und Forscher einen manometrischen Respirationstest gem\u00e4\u00df OECD 301 F in Anlehnung an DIN EN ISO 14851 durch. Als Messwert erhalten die Forscher direkt den Sauerstoffbedarf der Probe. Ist deren Summenformel bekannt, kann daraus der theoretische Sauerstoffbedarf und schlie\u00dflich der biochemische Sauerstoffbedarf, kurz BSB, berechnet werden. Wird f\u00fcr die zu untersuchende Substanz ein Abbauwert von 60 Prozent des theoretischen Sauerstoffbedarfs erreicht, gilt diese nach OECD 301 F als biologisch abbaubar.<\/p>\n

\u00bbWir entwickeln unter anderem Mikrokapselmaterialien, die im w\u00e4ssrigen Medium bei 20 \u00b0C innerhalb von 28 Tagen biologisch abgebaut werden. Die Mikroorganismen besorgen wir uns f\u00fcr jede Messung frisch aus dem Kl\u00e4rwerk\u00ab, so Ge\u00dfner. Das eingesetzte Messsystem wurde aus Mitteln des Bundesministeriums f\u00fcr Ern\u00e4hrung und Landwirtschaft BMEL im Rahmen des Projektes \u00bbVerbesserung der Bioabbaubarkeit von modifizierten biobasierten Polymeren durch Einsatz mikroverkapselter Enzyme – Enzymics\u00ab (F\u00f6rderkennzeichen 22014118) der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. angeschafft.<\/p>\n

Im Verarbeitungstechnikum f\u00fcr Biopolymere am Standort Schwarzheide des Fraunhofer IAP steht noch ein weiteres Testverfahren zur Verf\u00fcgung, bei dem der verbrauchte Sauerstoff nicht nur gemessen, sondern auch direkt wieder ersetzt wird. Dadurch k\u00f6nnen auch bei hohen Sauerstoffverbr\u00e4uchen immer aerobe Abbaubedingungen aufrechterhalten werden. Zus\u00e4tzlich kann hier auch die Bildung von Kohlendioxid, welches beim Probenabbau entsteht, gemessen werden.<\/p>\n

Mit den beiden Messsystemen k\u00f6nnen die Proben in verschiedenen Pr\u00fcfmedien untersucht werden. So kann die Bioabbaubarkeit in Frischwasser, Meerwasser oder im Boden simuliert und vielf\u00e4ltige Informationen f\u00fcr die Datenbank gesammelt werden.<\/p>\n

Gelatine, Gummi Arabicum, Celluloseacetat<\/h3>\n

In ihren Untersuchungsreihen bestimmen die Forscherinnen und Forscher die Bioabbaubarkeit kommerziell erh\u00e4ltlicher Biopolymere vor und nach ihrer Modifizierung. Dabei kann es sich sowohl um eine chemische Modifizierung als auch um eine Umformung des Polymers mit einer sich anschlie\u00dfenden chemischen und\/oder ionischen Vernetzung handeln. Der letzte Fall liegt beispielsweise vor, wenn Mikrokapseln hergestellt werden.<\/p>\n

\u00bbBis Ende 2020 m\u00f6chten wir alle bei uns routinem\u00e4\u00dfig eingesetzten Biopolymere und deren Modifikationen untersuchen. Erste Untersuchungen mit Gelatine und Gummi Arabicum deuten darauf hin, dass viele der \u00fcblicherweise durchgef\u00fchrten Modifikationen nur einen geringen Einfluss auf deren Bioabbaubarkeit haben. Anders scheint es sich dagegen mit Celluloseacetat zu verhalten: Je nach Art der Modifikation, kann die Bioabbaubarkeit auch komplett verloren gehen\u00ab, erkl\u00e4rt Ge\u00dfner.<\/p>\n

Weitere Biopolymere, die das Forscher-Team unter die Lupe nehmen will, sind Alginat, Carrageen und Polylactid. Neben Mikrokapseln und Partikeln werden auch weitere im Fraunhofer IAP entwickelte Materialien und Produkte hinsichtlich ihrer Bioabbaubarkeit untersucht, z. B. Blends und Compounds aus marktg\u00e4ngigen bzw. im Haus entwickelten modifizierten Biokunststoffen wie PLA, PBS, PBSA, PBAT und st\u00e4rke- sowie cellulosebasierte Kunststoffe.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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