Japans Fokus auf Biokunststoffe
Japans Fokus auf Biokunststoffe
Ein futuristisches Auto auf der Tokyo Motor Show im Jahr 2020 wurde zum Aushängeschild für nachhaltige Kunststoffe. Das experimentelle Fahrzeug, das vom japanischen Umweltministerium beauftragt wurde, bestand aus Verbundwerkstoffen mit Zellulose-Nanofasern, einem pflanzlichen „Biokunststoff“ mit hoher struktureller Festigkeit und geringem Gewicht.
Angesichts der Tatsache, dass Japan weltweit der zweitgrößte Pro-Kopf-Verbraucher von Kunststoffen und der drittgrößte Automobilhersteller ist, stellt dieses Biokunststoff-Fahrzeug einen Hinweis auf die zukünftige Ausrichtung des Landes dar, das bis 2050 Netto-Null-Emissionen anstrebt.
Kunststoffe, die hauptsächlich aus petrochemischen Ressourcen hergestellt werden, haben einen erheblichen Kohlenstoff-Fußabdruck. Ihre Produktion trägt mit 3,4 % zu den weltweiten Treibhausgasemissionen bei und ihre langsame Zersetzung führt zu einer erheblichen Verschmutzung der Umwelt. Biokunststoffe könnten eine Lösung bieten, aber sie stellen eine breite Gruppe von Materialien dar. Einige sind emissionsarm und werden aus erneuerbaren Pflanzenressourcen hergestellt, während andere aus petrochemischen Materialien wie Erdölextrakten stammen, aber schneller abbaubar sind als herkömmliche Kunststoffe.
Zellulose ist eines der häufigsten Ausgangsmaterialien für Biokunststoffe. Die meisten pflanzlichen Biokunststoffe werden jedoch aus Stärke hergestellt, die leichter in nützliche Formen aufgespalten werden kann. Da die Stärke oft aus Materialien gewonnen wird, die auch als Nahrungsmittel verwendet werden könnten, konkurriert sie mit landwirtschaftliche Flächen. In Japan wird daher ein von der Regierung finanziertes Projekt namens COI-NEXT durchgeführt, bei dem Zellulosepolysaccharide genutzt werden, um Biokunststoffe herzustellen.
Obwohl Zellulose die frühesten Kunststoffe des 19. Jahrhunderts bildete, werden heute Zellulose-Biokunststoffe nur einen kleinen Teil des aufstrebenden Biokunststoffmarktes ausmachen. Europa führt weltweit bei Biokunststoffen und stellte in 2021 43 % des globalen Umsatzes.
Die Herstellung von Zellulose-Biokunststoffen erfordert normalerweise Baumwolle oder Holzzellstoff als Rohstoffe. Japanische Forscher suchen jedoch nach Alternativen wie landwirtschaftlichen Abfällen, einschließlich Bananenstängeln und Zuckerrübenrückständen. Die Verarbeitung von Zellulose aus diesen Quellen ist schwieriger, weshalb Forschungsteams Pionierarbeit auf dem Gebiet der „ionischen Flüssigkeiten“ (geschmolzene Salze) leisten, um den Extraktionsprozess zu erleichtern.
„Europa hat sich auf
auf Stärkebasis konzentriert, aber Biokunststoffe aus pflanzlichen Zellulose-Nanofasern sind stärker – wir hoffen, sie unter anderem für Autoteile und Büromöbel verwenden zu können“, sagt Kenji Takahashi, Professor an der Kanazawa Universität.
Japanische Wissenschaftler experimentieren auch mit bakteriell hergestellten Zellulosenanofaser-Gittern, die strukturelle Festigkeit und Wasserbeständigkeit bieten können. Dies könnte das Interesse der Automobilindustrie wecken, da solche Biokunststoffe das Fahrzeuggewicht reduzieren und die Kraftstoffeffizienz verbessern können.
Darüber hinaus arbeiten japanische Forscher an zellulosebasierten Biokunststoffen, die biologisch im Meerwasser oder Boden abgebaut werden können, um die Verschmutzung durch Kunststoffe anzugehen. Es besteht jedoch weiterhin Bedarf an spezialisierter Recycling- und Kompostierungstechnik, um die Vorteile dieser Biokunststoffe voll auszuschöpfen.
Angesichts des erwarteten jährlichen Wachstums des globalen Biokunststoffmarktes um mindestens 17 % bis 2030 steigt das Interesse und die Investitionen in diesem Bereich. Der japanische Fertigungssektor könnte davon profitieren und sich als führend in der Entwicklung und Herstellung von nachhaltigen Biokunststoffen positionieren. (Quelle: Nature)
