Universitätszentrum für Umweltwissenschaften (UZU) der Martin-Luther-Universität Halle
Neuwerk 11
06108 Halle (Saale)

22013306

01.10.2006

Im Rahmen des Projektes "Enzymatische Vernetzung von Proteinen in nachwachsenden Rohstoffen zur Herstellung von Folien und Compositen" wurde die Übertragung eines Gießfolienverfahrens auf ein extruderbasierendes, kontinuierliches Verfahren erreicht. Durch die Verwendung dieses neuen, patentierten Verfahrens, konnten deutliche Verbesserungen in den mechanischen Eigenschaften der Materialien erzielt werden. Die verarbeitungstechnischen Untersuchungen wurden mit Casein als Modellprotein durchgeführt. Andere Proteine wurden im Gießfolienverfahren auf ihre Eignung zur Folienbildung hin untersucht und die Verfahren optimiert. Sehr erfolgreich verlief die Folienbildung auch mit löslichen Erbsenproteinfraktionen und alternativen Weichmachern. Eine enzymkatalysierte Quervernetzung wirkte sich bei fast allen Proteinen positiv auf die Zugfestigkeiten aus. Einzelne Eigenschaften von Proteinfolien liegen bereits jetzt im Bereich kommerzialisierter Materialien und bieten so ein großes wirtschaftliches Potential. Im Rahmen der Exist-Gründerinitiative des BMWi wird derzeit eine Firmengründung vorbereitet. Hinsichtlich der Durchstoßeigenschaften (Prüfverfahren simuliert Regen) besitzen Proteinfolien, die im Gießverfahren hergestellt wurden, deutlich höhere Widerstandsfähigkeiten als kommerzielle, biologisch abbaubare Materialien und vergleichbar gute zu ölbasierenden Materialien. Hingegen sind die Weiterreißeigenschaften von Gießfolien aus Proteinen denen von kommerziellen (thermoplastisch verarbeiteten) Materialien unterlegen. Allerdings ist bekannt, dass durch Extrusion eine Ausrichtung in Extrusionsrichtung erhalten wird, wodurch Folien mechanisch stabiler werden. Eine deutliche Verbesserung dieser Eigenschaften durch das oben beschriebene Extrusionsverfahren ist also zu erwarten. Da Glycerin oder Harnstoff als Weichmacher der Proteinfolien bisher unerlässlich sind, ist die Wasserbeständigkeit der Folien bisher nicht ausreichend für Langzeitanwendungen.

Gegenstand des Projektes ist die Umsetzung der im (Vorgänger-) Projekt mit dem FKZ 22009203 erzielten Forschungsergebnisse zur enzymatischen Vernetzung von Proteinen in nachwachsenden Rohstoffen in neue Verfahren und Produkte. Im antragsgemäßen Projekt soll unter Beteiligung von Industrieunternehmen die gesamte Wertschöpfungskette von der Bereitstellung proteinhaltiger Ausgangsstoffe, über die Optimierung der Vernetzungsreaktion bis hin zur Verarbeitung zu neuartigen Werkstoffen (hauptsächlich Folien) im Pilotmaßstab geschlossen untersucht werden. Mit dem Scale-up auf Pilotanlagen wird die Umsetzung in technische Werkstoffe erschlossen und neue biologisch abbaubare Produkte zugänglich gemacht. Das Projekt gliedert sich in drei Arbeitspakete: 1. Übertragung der Ergebnisse aus dem Vorprojekt - Verarbeitungstechnische Untersuchungen; 2. Untersuchung alternativer Proteinquellen und verarbeitungstechnische Untersuchungen; 3. Untersuchungen zum Einfluß von Zusatzstoffen, Charakterisierung Die Ergebnisse sollen folgendermassen verwertet werden: 1. Folien für die Landwirtschaft; 2. Verwertung von Proteinen aus der Stärke- bzw. Ölherstellung.