OrganoClick entwickelt biobasierte Bindemittel auf Basis von Garnelenschalen und Zellulose

Schätzungen zufolge gelangen jedes Jahr über 10 Millionen Tonnen Plastik in die Ozeane. Feuchttücher und Babywindeln gehören zu den häufigsten Quellen für Plastikmüll. Basierend auf mehr als 15 Jahren Forschung und Entwicklung, OrganoClick hat biobasierte und biologisch abbaubare Bindemittel auf Basis von Garnelenschalen und Zellulose entwickelt, die Kunststoffbindemittel in diesen Materialien ersetzen können.

OrganoClick wurde 2006 als Spin-off auf der Grundlage der Forschung zweier Professoren an der Universität Stockholm und der Schwedischen Universität für Agrarwissenschaften gegründet. Ihre Grundlagenforschung zu den natürlichen chemischen Prozessen, der sogenannten Biomimikry, reicht bis in die Mitte der 1990er Jahre zurück und führte zur Entwicklung biobasierter, biologisch abbaubarer Bindemittel für Vliesstoffe auf Basis natürlich vorkommender Biopolymere, die aus Abfallströmen der Lebensmittelindustrie wie Mais gewonnen werden , Weizen, Zitronenschalen und Garnelenschalen. „Diese biobasierten Bindemittel können derzeit verwendete Kunststoffbindemittel ersetzen und so Vliesstoffunternehmen auf ihrem Nachhaltigkeitsweg zur Herstellung von 100 % biobasierten und heimkompostierbaren Vliesstoffprodukten unterstützen“, sagt Maria Wennman, PhD, Forschungs- und Entwicklungsleiterin von OrganoClick.

Laut Wennman bestehen herkömmliche Bindemittel aus Monomeren auf fossiler (Öl-)Basis, die zu verschiedenen Kunststoffpolymeren verarbeitet und synthetisiert werden. OrganoClick stellt Bindemittel her, die im Vergleich zu vielen kommerziell erhältlichen Kunststoffbindemitteln die gleiche Leistung erbringen, in einigen Fällen jedoch die Anforderungen für bestimmte Anwendungen nicht erfüllen können.

Die Rolle der Bindemittel besteht hauptsächlich darin, die Festigkeit des Faservlieses aufzubauen und gleichzeitig zum richtigen Griffgefühl beizutragen sowie für das richtige Maß an Hydrophilie/Hydrophobie des Vliesmaterials zu sorgen.

Bei der Entwicklung der Bindemittel war die Natur selbst die größte Inspiration für die Rohstoffbeschaffung. „Sowohl Garnelenschalen als auch Bäume bestehen aus starken Strukturen mit starken chemischen Bindungen zwischen Biopolymeren, die wir jetzt in unseren Bindemitteltechnologien nachahmen“, sagt sie.

Aus den Schalen oder Fruchtschalen werden die richtigen Biopolymere und Biomoleküle extrahiert und anschließend gereinigt>99 % Reinheit. Anschließend wird die richtige Kombination verschiedener Biopolymere und Biomoleküle gemischt, damit sie für jede Anwendung auf die richtige Weise mit den Vliesfasern reagieren, erklärt Wennman.

Nassgelegte, luftgelegte und chemisch gebundene kardierte Vliesstoffe verwenden alle Bindemittel in unterschiedlichem Ausmaß. Ab sofort werden die biobasierten Bindemittel von OrganoClick kommerziell in Tischplatten, Hygieneprodukten, Heimtextilien, Verpackungen und Agrartextilien eingesetzt. OrganoClick ist auch dabei, seine Bindemittel in Trocken- und Feuchttüchern einzusetzen. „Diese Produkte sind für den einmaligen Gebrauch bestimmt und müssen daher direkt nach dem Gebrauch entsorgt werden oder so gestaltet sein, dass sie sich während des Gebrauchs zersetzen“, sagt Wennman. „Hier kann ein heimkompostierbares Bindemittel mit großem Vorteil eingesetzt werden.“

Bei Agrartextilien werden viele tausend Tonnen Kunststoffe weggeworfen und erzeugen Mikroplastik auf landwirtschaftlichen Flächen, während Vliesstoffe mit den Bindemitteln von OrganoClick zu Erde zerfallen. „Viele unserer Bindemittel sind auch nach der EU-Einwegkunststoffrichtlinie als plastikfrei eingestuft und in Kombination mit einer Zellulosefaser kann der Vliesstoff dann als plastikfrei eingestuft werden“, fügt sie hinzu.

Wennman sagt, dass der Übergang vom Labor zum industriellen Maßstab viele Herausforderungen mit sich brachte. Eine davon bestand darin, sowohl die eigene Produktion als auch die Prozesse bei seinen Zulieferern zu steigern, um die richtigen Biopolymere mit stabiler Qualität zu reinigen. Eine weitere Herausforderung bestand darin, die biobasierten Bindemittel in der Vliesstoffproduktion seiner Kunden zu implementieren. „Es gibt gewisse Unterschiede im Vergleich zu den herkömmlichen Kunststoffbindemitteln, die bei der Verwendung in Vliesstoffmaschinen einige Anpassungen erforderten“, erklärt sie. „Dank der guten Zusammenarbeit sowohl mit Lieferanten als auch mit Kunden konnten wir unsere Bindemittel jedoch in Großserien für Nassvlies-, Airlaid- und kardierte Vliesstoffanwendungen einsetzen.“

Kurzfristig sagt Wennman, dass der Wandel in der Vliesstoffindustrie bereits begonnen hat, da bereits mehrere 100 % biobasierte, biologisch abbaubare und kunststofffreie Vliesstoffanwendungen auf dem Markt sind. Das OrganoClick-Team geht außerdem davon aus, dass Airlaid- und Wetlaid-Vliesstoffe auf Basis von Zellulosefasern und/oder Zellstoff recycelbar sein werden, was den Lebenszyklus der Materialien noch länger verlängern wird, bevor sie schließlich kompostiert oder in Bioenergie umgewandelt werden. „Langfristig gehen wir davon aus, dass viele weitere Anwendungen zu 100 % biobasiert und recycelbar werden können und dass Vliesstoffe als Produktgruppe hoffentlich eine noch bessere Nachhaltigkeitswahrnehmung erhalten können“, sagt sie.

Die Forschung hinter den Technologien wird nun in einer Doktorarbeit von Wennman in Zusammenarbeit mit KTH – The Royal Institute of Technology mit dem Titel „Biobasierte und biologisch abbaubare Bindemittel für Papier und Vliesstoffe“ vorgestellt. Die biobasierten Bindemittel wurden in mehreren industriellen Anwendungen eingesetzt und ersetzten im Jahr 2023 mehr als 2.000 Tonnen Kunststoff.