Zielsetzung:
Aufgrund aktueller umwelt- und gesundheitspolitischer Erfordernisse ist die Reduzierung von Energie und die völlige Vermeidung von Mikroplastik bei gleichzeitiger, nachhaltiger Verbesserung wirtschaftlich-technologischer sowie umweltschonender Aspekte, ein zentrales Anliegen von Lackrohstoffanbietern, Lackherstellern und industriellen Lackanwendern. Eine in Frage kommende Technologie zur Beschichtung von industrienahen Produkten ist die Pulverlackapplikation.
Aus diesen Gründen haben sich die Projektpartner iLF Magdeburg GmbH, Ganzlin Beschichtungspulver GmbH und die Otto-von-Guericke Universität Magdeburg das ehrgeizige Ziel gesteckt, eine biologisch abbaubare Beschichtung als Pulverlack zu entwickeln und den Eintrag von nicht abbaubaren Partikeln aus Kunststoffen während und nach der Nutzung der beschichteten Bauteile zu verhindern.
Es werden verschiedene Arten der Biokunststoffe unterschieden. Dabei existieren neben den biologisch abbaubaren Kunststoffen aus nachwachsenden und fossilen Rohstoffen auch biologisch nicht abbaubare Biokunststoffe. Im Rahmen des hier beschriebenen Vorhabens wird der Fokus auf die biologisch abbaubaren Kunststoffe gelegt. Dabei sollen im Wesentlichen zwei Pfade verfolgt werden: die PLA-Route und die Polyester-Route. In beiden Fällen sollen den Matrixmaterialien (PLA und Polyester) natürliche, regional verfügbare Füll- und Farbstoffe zugesetzt werden. Als Füllstoffmaterialien kommen dabei Cellulose, Maismehl oder Lignin in Frage. Die Farbgebung soll zunächst in 3 Farbtönen durch Verwendung natürlicher Farbstoffe wie Karotin, Rote Beete oder Ruß erfolgen.
Zusätzlich verfolgen die Projektpartner das Ziel, möglichst niedrige Verarbeitungstemperaturen zu erreichen, um in Zeiten massiv steigender Energiekosten wirtschaftlich und umweltschonend produzieren zu können. Weiterhin sollen möglichst alle Rohstoffe aus Europa stammen, um den gesamten Produktlebenszyklus nachhaltig zu gestalten.
Das Projektkonsortium stellt sicher, dass eine Charakterisierung der Ausgangsmaterialien und der erhaltenen Beschichtungen mit modernsten Methoden der Bildgebung und Analytik kombiniert werden mit Know-How und Methoden im Bereich der Oberflächenprüftechnik und der industriellen Entwicklung und Herstellung von Pulverlacken. Die Projektpartner haben in Ihrer langjährigen erfolgreichen Kooperation bereits mehrfach Produktinnovationen hervorgebracht und verfügen über die dafür notwendige Expertise.
Biosynthetische Polymere werden in zunehmender Zahl und Menge eingesetzt und sind aus vielen Bereichen des Alltags nicht mehr wegzudenken. Waren es frueher vorwiegend von hoeheren Lebewesen synthetisierte Polymere, so gewinnen nun von Mikroorganismen synthetisierte Polymere als Werkstoffe sowie als Hilfs- und Nebenstoffe an Bedeutung. Mikroorganismen synthetisieren in vielfaeltiger Form Polymere fuer technische Anwendungen. Die meisten technisch genutzten mikrobiellen Polymere werden heute als Hilfs- und Nebenstoffe eingesetzt, einige auch direkt zu Werkstoffen verarbeitet. Mikrobielle Polymere werden als Rohstoffe zu anderen Werkstoffen oder Hilfs- und Nebenstoffen verarbeitet oder dienen als Ausgangsmittel fuer weitere chemische Synthesen. Der Einsatz von Mikroorganismen bei der biotechnologischen Produktion von Polymeren ermoeglicht haeufig die Nutzung nachwachsender Rohstoffe als Substrate und Kohlenstoffquelle fuer die Produktion wie zB die Nutzung pflanzlicher Photosynthetate, die von der Land- und Forstwirtschaft in grossen Mengen bereitgestellt werden koennen. Die Kenntnis der Biosynthesewege fuer Polymere in Bakterien in Verbund mit der Gentechnik ermoeglicht zudem die Erzeugung transgener Pflanzen, die zur Produktion neuer Polymere anstelle von Bakterien herangezogen werden koennen. 1) Biosynthese von Polyestern: Mikrobielle, aus Hydroxyfettsaeuren aufgebaute Polyester (PHF) machen seit einigen Jahren als neue biologische abbaubare Werkstoffe von sich reden. Neben 3-Hydroxybuttersaeure sind mittlerweile mehr als 100 verschiedene Hydroxyfettsaeuren als Bausteine von PHF bekannt. Seit ca 10 Jahren wird in der Arbeitsgruppe die Biosynthese dieser wasserunloeslichen Polyester untersucht. Als Modellorganismen dienten zunaechst Alcaligenes eutrophus und Pseudomonas aeruginosa; Rhodococcus ruber und zahlreiche anoxygene phototrophe Bakterien wie zB Chromatium vinosum wurden spaeter ebenfalls untersucht. Diese Untersuchungen haben zur Aufklaerung von Biosynthesewegen der PHF und zur Entdeckung neuer Bausteine von PHF sowie zur Klonierung und Ermittlung der Primaerstrukturen des Schluesselenzyms PHF-Synthase aus ca 20 Bakterien beigetragen. Durch Screening nach neuen Wildtypen, durch Verwendung von Mutanten und mit gentechnischen Methoden gelang es, Polyester mit ungewoehnlichen Hydroxyfettsaeuren aus einfachen Kohlenstoffquellen verfuegbar zu machen. In Zusammenarbeit mit Industriepartnern und gefoerdert durch das BMBF und das BML sollen Reststoffe, Kohlen und nachwachsende Rohstoffe fuer die Produktion dieser Polyester erschlossen werden. Ein Biotechnikum mit Bioreaktoren von 1 bis 20 l Nutzvolumen, welches demnaechst durch einen Anbau und einen Bioreaktor von 450 L Nutzvolumen erweitert wird, erlaubt die Herstellung von Polymermustern zur Ermittlung der Materialeigenschaften durch hieran interessierte Kooperationspartner. Ferner kommt der Zusammenarbeit mit Pflanzengenetikern, die Gene fuer PHF Biosynthese aus Bakterien in Pflanzen ...
