Polyhydroxyalkanoate - PHA - Biokunststoff - Polyhydroxybuttersäure - PHB

Geschrieben von: Michael Pankratius

Polyhydroxyalkanoate stehen derzeit weltweit im Fokus der Biokunststoffforschung. Polyhydroxyalkanoate (PHA; Polyhydroxyfettsäuren) oder Polyhydroxyfettsäuren (PHF) entstehen im natürlichen Stoffwechsel von Bakterien (z.B. Alcaligenes eutrophus) und dienen ihnen als Energiereserve. Chemisch gesehen sind PHA natürlich vorkommende, wasserunlösliche, lineare Polyester. Der große Vorteil dieser Biopolymere ist, dass sie biologisch abbaubar sind. Damit zählen sie zu den Biokunststoffen mit enormem Zukunftspotential, die zur Substitution der Polyolefine beitragen können.

Produktion und Gewinnung

PHA werden von den Mikroorganismen meist unter Mangelbedingungen, wie z.B. bei Stickstoff-, Phosphor- oder Sauerstoffmangel, produziert, wenn gleichzeitig ein Kohlenstoffüberschuss vorherrscht. Weiterhin beeinflussen die Art der Mikroorganismen, die Kohlenstoffquelle und die Kultivierungsbedingungen die Ausbeute und das Molekulargewicht der PHA. So können Polyester mit unterschiedlichen Eigenschaften aus verschiedenen Hydroxyalkansäuren von den Bakterien erzeugt werden. Technisch werden Polyhydroxyalkanoate durch Fermentation gewonnen und anschließend durch Extraktion aus den Mikroorganismen isoliert.

Verwendung und Nutzen
Polyhydroxyalkanoate sind vielfältig verwendbar. Sei es im Bereich der Gebrauchsartikel, als Einweggeschirr und Kleidung oder im Bereich der Verpackung:  Von der flexiblen Plastikfolie über den festen Becher bis zur starren Flasche. Besonders interessant ist die Verwendung als Lebensmittelverpackung, da einige PHA annähernd so sauerstoffdicht sind wie Polypropylen oder Polyethylen.
PHA Kunststoffe lassen sich bei hohen Temperaturen verformen, gießen und durch Düsen pressen und beweisen somit eine vielfältige und flexible Verarbeitung. Sowohl an der Luft als auch im Wasser kann der biologische Zersetzungsprozess stattfinden. So lassen sich Implantate wie Schrauben, die nach Knochenbrüchen eingesetzt werden, oder chirurgisches Nahtmaterial ohne weiteren Eingriff entfernen. Aber auch in PHA eingearbeitete Medikamente und Wirkstoffe können zur zeitlich gezielten Freisetzung im menschlichen Körper eingesetzt werden.

Polyhydroxybuttersäure (PHB)
Der einfachste Polyhydroxyalkanoat-Vertreter ist die Polyhydroxybuttersäure (PHB), deren Copolymere eine größere Bedeutung für die Biokunststoffherstellung haben. Um1960 wurde in den USA ein Fermentations- und Extraktionsverfahren entwickelt um PHB als thermoplastischen Kunststoff kommerziell zu gewinnen. Doch das reine PHB lies sich nur eingeschränkt anwenden, da es spröder als Polypropylen war. Erst mit der biochemischen Synthese von Copolymeren, wie z.B. PHBV, gelangen wichtige Fortschritte. In den 90ern wurde in Deutschland die erste biologisch abbaubare Shampooflasche aus PHBV hergestellt. Aufgrund höherer Kosten und mangelnder Kompostierungsmöglich konnte sich das Produkt nicht durchsetzen. Ein Problem vor dem die Biokunststoffbranche noch heute steht, das sie jedoch nicht davon abhält weiterhin zu forschen und die Produktionskapazitäten zu steigern. (Für weitere Informationen zu den Problemen des Biokunststoffmarktes klicken Sie hier)


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Datum: Freitag, 6. August 2010 14:26
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