PFIFF / PFIFFIG – Polymere Fasern aus biobasierten Furanoaten für industrielle Anwendungen

Das Polykondensat der 2,5-Furandicarbonsäure (Polyethylenfuranoat, PEF) ist durch seinen im Vergleich zu PET niedrigeren Schmelzpunktes einfacher zu handhaben und wird aufgrund seiner höheren Glasübergangstemperatur für spezielle Anwendungen bevorzugt. PEF hat außerdem überragende Barriereeigenschaften gegenüber Gasen und ist somit prädestiniert für einen Einsatz in der Getränkeindustrie. Seine im Vergleich zu PET höhere mechanische Stabilität führt dazu, dass Verpackungen mit geringeren Wandstärken hergestellt und damit Material eingespart werden kann. Die Möglichkeit, landwirtschaftliche Abfälle als Rohmaterial für die Herstellung dieser biobasierten Polymere einzusetzen, wird die Produktionskosten beachtlich senken und so zu einem im Vergleich zu PET preisgünstigeren Verpackungsmaterial führen.

Neue Rohstoffplattformen für PEF

Der Fokus des Projekts PFIFF lag in der Entwicklung neuer Rohstoffplattformen für das aus Zuckern (Fructose) herstellbare und als zukünftige neue biobasierte Plattformchemikalie angesehene 5-Hydroxymethylfurfural (5-HMF) sowie für die daraus hergestellte Furandicarbonsäure (FDCA), der Monomereinheit zur Produktion von PEF. Weitere Aufgaben im Projekt PFIFF waren die Verbesserung der Polymereigenschaften von PEF sowie die Entwicklung von Anwendungsmöglichkeiten für das Polymer und eine Steigerung der Produktion mit dem anspruchsvollen Ziel, einen der dominierenden Kunststoffe (PET) am Weltmarkt zu ersetzen.

Synthese und Aufreinigung von FDCA

Der Straubinger Institutsteil BioCat des Fraunhofer IGB hat in dem Projekt an zwei für die zukünftige industrielle Produktion von PEF entscheidenden Themen gearbeitet: der Synthese von FDCA und der Entwicklung eines Verfahrens zur Aufreinigung dieser Verbindung bis zu einer für die Herstellung von hochwertigen Polymeren ausreichenden Qualität.

Einer der Arbeitsschwerpunkte von BioCat ist die elektrochemische Synthese. Mit diesem Know-how ist es den Mitarbeitenden des Institutsteils gelungen, ein vielversprechendes Verfahren für die Oxidation von 5-HMF zur FDCA zu entwickeln. Auch die Arbeiten zur Reinigung von FDCA waren sehr erfolgreich. Mit der bei BioCat aufgereinigten, kommerziell verfügbaren FDCA konnten die Projektpartner vielversprechende Polymere für die geplanten Anwendungen herstellen.

Ausblick: Nachfolgeprojekt PFIFFIG

Aktuell arbeiten die Forschenden im Folgeprojekt PFIFFIG an einem Reinigungsverfahren der zweiten Generation. Dieses soll im Laufe des Projekts in die Pilotanlagen am Fraunhofer CBP übertragen werden, um die Belieferung der Projektpartner mit größeren Mengen gereinigter FDCA zu ermöglichen.