Kann mit Olivenöl beschichtetes Papier Plastikmüll vermeiden?
Papier mit Olivenöl-Beschichtung als Kunststoffersatz: Forschende entwickeln eine nachhaltige, wasserabweisende Alternative zu Plastikverpackungen.
Olivenöl sei Dank: Plasmabeschichtetes Papier ersetzt Kunststoff.
Foto: PantherMedia / VikaKhalabuzar
Die zunehmende Umweltbelastung durch Kunststoffabfälle erfordert innovative Lösungen. Besonders problematisch sind Verpackungen aus Kunststoff. Ein spannender Ansatz, sie zu ersetzen, kommt aus der Forschung: Mit Pflanzenölen wie Olivenöl beschichtetes Papier könnte Plastik überflüssig machen. Forscherinnen und Forscher des Fraunhofer-Instituts für Schicht- und Oberflächentechnik IST arbeiten daran, Papier durch Plasmapolymerisation wasserabweisend zu machen und so seine Einsatzmöglichkeiten deutlich zu erweitern.
Inhaltsverzeichnis
Kunststoffabfälle als Umweltproblem
In Deutschland hat sich das Problem der Kunststoffabfälle in den letzten Jahren verschärft. Ein großer Teil davon entsteht durch Verpackungen, die oft aus erdölbasierten Materialien bestehen und nur schwer zu recyceln sind. Plastik bleibt viele Jahre in der Umwelt und stellt eine zunehmende Belastung dar. Papier hingegen ist biologisch abbaubar und kann bei richtiger Verwendung eine nachhaltige Alternative darstellen.
Papier hat aber auch Schwächen. Ohne Schutzschicht ist es anfällig für Feuchtigkeit, Bakterien und andere Einflüsse. Es muss daher weiterentwickelt werden, um seine Qualität, Haltbarkeit und Lebensdauer zu erhöhen.
Plasmapolymerisation als Lösung
Forschende des Fraunhofer IST arbeiten im Rahmen des Projekts „BioPlas4Paper“ an einer Methode, Papier wasserabweisend zu machen. Dazu nutzen sie die sogenannte Plasmapolymerisation. Dieses Verfahren ermöglicht es, Pflanzenstoffe wie Olivenöl oder Chiaöl in eine Beschichtung umzuwandeln, die Papier vor Feuchtigkeit schützt. Die Beschichtung erfolgt mit Hilfe von Hochspannung und einem Plasma, das die Pflanzenstoffe in ein Polymernetzwerk umwandelt.
Dr. Martin Bellmann, Wissenschaftler am Fraunhofer IST, erklärt: „Wir verwenden bislang ungenutzte Pflanzenstoffe mit einem hohen Anteil an ungesättigten Fettsäuren, um Papier hydrophob, also wasserabweisend, zu gestalten. Hierfür setzen wir Atmosphärendruck-Plasmatechnologie ein.“
Die Plasmaquelle wird nah an die Papieroberfläche herangeführt. Zu sehen ist die direkte Interaktion des Plasmas mit dem Papier.
Foto: Fraunhofer IST
Die Rolle von Olivenöl
Eines der vielversprechendsten pflanzlichen Öle ist Olivenöl. In zahlreichen Tests hat es hervorragende Ergebnisse bei der Herstellung von wasserabweisenden Schichten gezeigt. Mit Hilfe der Plasmatechnologie vernetzen sich die pflanzlichen Moleküle tief mit der Papieroberfläche und machen das Papier widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit. Dies könnte vor allem in der Verpackungsindustrie von großem Nutzen sein.
„Unser Anliegen ist es, die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen zu reduzieren und den Übergang zu einer ressourceneffizienten Wirtschaft zu unterstützen“, sagt Bellmann.
Innovatives Konzept der Plasmaquelle
Um die Beschichtung effizient und gleichmäßig aufzutragen, haben die Forscherinnen und Forscher ein innovatives Plasmaquellenkonzept entwickelt. Ziel ist es, eine homogene, wasserabweisende Schicht auf das Papier aufzubringen, ohne dass die Qualität der Beschichtung durch Umwelteinflüsse wie Luftverwirbelungen beeinträchtigt wird.
Mit dem neuartigen Verfahren können die Forschenden die Beschichtungen exakt auf das Papier abstimmen. So wird das Papier nicht nur wasserabweisend, sondern bleibt auch in seiner Struktur intakt. Dies ist besonders wichtig für Anwendungen, bei denen das Papier stark beansprucht wird, wie zum Beispiel bei Umzugskartons oder anderen Verpackungsmaterialien.
Wassertropfen auf dem beschichteten Papier mit hydrophoben Eigenschaften.
Foto: Fraunhofer IST
Zukünftige Anwendungen
Das Forschungsteam ist zuversichtlich, dass ihre Entwicklung in naher Zukunft breite Anwendung finden wird. Das Papier, das dank Olivenöl und Plasma widerstandsfähig und langlebig ist, könnte herkömmliche Kunststoffverpackungen ersetzen. Gerade in der Verpackungsindustrie, die zu den größten Verursachern von Kunststoffabfällen zählt, wäre dies ein wichtiger Schritt.
Ziel des Projekts ist es, nicht nur Papier zu verbessern, sondern auch einen Beitrag zur Verringerung der Abhängigkeit von erdölbasierten Kunststoffen zu leisten. Langfristig könnte dies ein wichtiger Beitrag zu einer nachhaltigeren Wirtschaft sein.
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