Bioökonomie International 2022: BioSwitch-it - Biobasierte CO2-schaltbare Polymere aus neuartigen Bausteinen auf Itaconsäurebasis

Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung von biobasierten polymeren Werkstoffen mit schaltbaren Eigenschaften. Die geplanten Anwendungen dieser Materialien sind Klebstoffe, Farben und Beschichtungen, oder UV-härtende Materialien für die additive Fertigung. Aufgrund der besonderen Polymerstruktur dieser Polymere können sie reversibel mit einer wässrigen Lösung von CO2 (kohlensäurehaltiges Wasser) reagieren. Bei entsprechendem Design können bestimmte Eigenschaften, wie Haftung und andere Oberflächeneigenschaften verändert werden. Dies führt beispielsweise zu Klebstoffen, die sich nach dem Kontakt mit kohlensäurehaltigem Wasser wieder ablösen lassen (de-bonding on demand) oder zu Beschichtungen, die am Ende ihrer Lebensdauer entfernt und recycelt werden können. In den letzten Jahren wurden in den Labors von P. Jessop und M. Cunningham an der Queen's University in Kingston, Kanada, CO2-umschaltbare Materialien wie Lösungsmittel, Tenside und Polymere entwickelt. Es wurden auch einige Forschungsarbeiten zu Polymerharzen durchgeführt. Auf dem Gebiet der biobasierten Materialien dieser Art wurde jedoch fast keine Forschungsarbeit geleistet. In einem Vorprojekt zwischen dem Fraunhofer WKI und den Forschern von Queen's wurden verschiedene Arten von biobasierten Materialien untersucht. Gegen Ende des Projekts wurde deutlich, dass Polyacrylate das größte Potenzial aufweisen. Allerdings ist die Chemie noch auf Bausteine angewiesen, die nicht aus nachwachsenden Rohstoffen verfügbar sind. Auf der Grundlage dieser Ergebnisse möchte das Konsortium diese interessanten Materialien weiter voranbringen, indem CO2-schaltbare Polyacrylate und Polyitaconate entwickelt werden. Bei erfolgreichem Ausgang werden die in diesem Projekt entwickelten Materialien biobasierte "intelligente" Materialien sein, die am Ende ihrer Nutzungsdauer entfernt und/oder recycelt werden können. Dies wird einen wichtigen Beitrag zu einer zirkulären und biobasierten Kreislaufwirtschaft leisten.