Nachhaltigkeit: Jute im Plastik

Baustoff- und Autohersteller nutzen sie zunehmend, doch etabliert sind Verbundwerkstoffe mit Naturfasern noch lange nicht. Dabei gibt es gute Gründe, sie einzusetzen, Umweltschutz ist nur einer von vielen.

Ein Bericht von Werner Pluta veröffentlicht am 13. August 2019, 12:02 Uhr

Naturfaser-Verbundwerkstoff: Ein Großteil der Kunststoffe kann durch biobasierte ersetzt werden. (Bild: Fraunhofer IMWS)

Ein Baumhaus aus Kunststoff? Nicht ganz: Der dänische Spielzeugherstellers Lego setzt in seinem Lego Ideas Baumhaus einige Bauteile ein, die nicht aus konventionellem Kunststoff bestehen. Sie sind ein Komposit aus Polyethylen und Zuckerrohrfasern - passenderweise die Teile für den Baum und die Blätter.

Die meisten Kunststoffe sind heute Komposite, also Verbundwerkstoffe aus einem Kunststoff und einem Füllstoff. Meist werden mineralische Füllstoffe einsetzt. Dazu gehören glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK), aus denen heute die meisten Yachten gefertigt werden, oder kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK), die beispielsweise im Flugzeug- oder Automobilbau eingesetzt werden. Seit einiger Zeit beschäftigen sich Wissenschaftler aber auch damit, Naturmaterialien wie Bast, Holz, Jute, Hanf, Ramie, Sisal oder Wolle in Kunststoffen zu verarbeiten.

Ein Großteil der Kunststoffe, die heute verfügbar seien, könnten durch biobasierte ersetzt werden und dadurch nachhaltig gemacht werden, sagt Lovis Kneisel im Gespräch mit Golem.de. "Die Grundbestandteile kann man aus nachwachsenden Rohstoffen beziehen. Das ist nur eine Frage des Preises." Kneisel arbeitet am Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS in Schkopau und entwickelt thermoplastbasierte Faserverbund-Halbzeuge - Schkopau war schon zu DDR-Zeiten ein Standort für die Kunststoffherstellung.

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UD-Tapes aus einem Naturfaser-Verbundwerkstoff (Bild: Fraunhofer IMWS)

Ein Beispiel für die neuen Materialien sind Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe (Wood-Plastic-Composites, WPC). WPC haben heute schon einen Holzanteil von meist über 50 Prozent. Im Gegensatz zu GFK und CFK sind Kunststoffe wie WPC noch deutlich weniger verbreitet. Dabei gebe durchaus verschiedene Gründe, solche biobasierten Faserverbundstoffe einzusetzen, sagt Kneisel.

Was vor allem dafür spricht, ist der Umweltschutz: Kunststoffgegenstände enden üblicherweise in der Müllverbrennungsanlage. Sie sind auf Erdölbasis hergestellt, wird dabei viel fossiles Kohlendioxid freigesetzt. Je höher hingegen der Anteil an nachwachsenden Rohstoffen, desto weniger belastet der Kunststoff bei der Verbrennung also das Klima.

Ein anderer Grund ist die Leistungsfähigkeit solcher Stoffe: "Faserverstärkungen bieten in der Regel eine verbesserte mechanische Leistungsfähigkeit als ihre unverstärkten Pendants", sagt Kneisel. Sie sind dabei auch noch leichter: BMW etwa setzt in seinem Elektroauto i3 Verkleidungsteile aus einem Komposit mit Kenaf-Fasern ein. Diese wiegen etwa ein Drittel weniger, als wenn sie aus konventionellem Material hergestellt wären. Auch andere Autohersteller haben die Vorteile erkannt und setzen Bio-Kunststoffe ein: In vielen Fahrzeugen aus der Mittel- und Oberklasse seien solche Teile verbaut, sagt Kneisel.

Allerdings lassen sich nicht alle Kunststoffarten gleich gut auffüllen, und nicht alle Fasern sind gleich gut zum Füllen geeignet.