PEF (Polyethylenfuranoat)

Allgemein

Polyethylenfuranoat (PEF) ist ein biobasiertes Polymer, das zu 100 % aus pflanzlichen Rohstoffen produziert wird. Es ist chemisch vergleichbar zum PET und wird in der Verpackungsindustrie insbesondere im Bereich von Nahrungsmitteln und Getränken eingesetzt. Im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen zeichnet er sich durch eine höhere Dichtigkeit gegen Kohlendioxid und Sauerstoff aus und sorgt so für eine längere Haltbarkeit der verpackten Produkte.

Struktur

Das Polymer PEF kann durch Polykondensation aus 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA) mit Ethylenglycol hergestellt werden. Polykondensation erfordert eine lange Prozessdauer und einen hohen energetischen Aufwand. Synthese unter Verwendung von biobasiertem Ethylenglykol ergibt ein 100 % biobasiertes PEF.

Abbildung 1: Reaktionsschema zur Herstellung von PEF

Eigenschaften

Polyethylenfuranoate haben eine höhere Gasdichtichkeit gegenüber Sauerstoff, Wasserdampf und Kohlenstoffdioxid, was für die Anwendungen im Bereich Lebensmittelverpackungen interessant ist. Die Glasübergangstemperatur liegt im Bereich 84 – 90 °C und die Schmelzetemperatur im Bereich 195 – 265 °C. Dies erlaubt eine Heißabfüllung, was bei einem Standard-PET nicht möglich ist. Auch die mechanischen Eigenschaften übertreffen die vom PET. Die Zugfestigkeit liegt bei 90 - 100 MPa und der E Modul bei 3 – 3,5 GPa. Die Dichte von PEF beträgt 1,43 g/cm3.

Herkunft/Quelle

PEF besteht zu 100 % aus den nachwachsenden Rohstoffen. Die Ausgangsmonomere für PEF sind Ethylenglycol (MEG) und 2,5-Furandicarbonsäure (FDCA), die aus Kohlenhydraten synthetisiert werden. Dabei kommen Chicorée-Wurzelrüben zum Einsatz, die als Abfall bei der Biogaserzeugung entstehen. Auch andere Pflanzenresten wie Holzschnitzel oder Gras können unter Zugabe von CO2 als natürliche Quelle für PEF dienen. Das benötigte CO2 zur Herstellung könnte beispielsweise aus Kraftwerks- oder Industrieabgasen gewonnen werden.

Verarbeitung

PEF eignet sich besonders gut für die Spritzgussanwendungen, aber auch für Blas- und Castfolien. Da seine Schmelztemperatur etwa 40 °C niedriger als die vom PET ist, hat PEF niedrigere Temperatur bei Verarbeiten in der Schmelze, welche mit wenigen Energiekosten verbunden ist. Über das Schmelzspinnverfahren lassen sich textile PEF-Filamentgarne erzeugen, die weiterhin zur Stapelfaser und diese zu Gestricken verarbeitet werden können.

Nachhaltigkeit

Als 100 % biobasiertes und vollständig recycelbares Polymer kann PEF eine nachhaltige Alternative zu PET darstellen. Im Vergleich zu PET können Verpackungen aus PEF dünnwandiger produziert werden, was Verpackungsgewicht sowie Verpackungsmaterial reduziert.

Recycling

PEF ist nicht biologisch abbaubar, aber es kann rezykliert oder energetisch verwertet werden. Aussortiertes PEF kann zerkleinert und als rPEF in die rPET-Recycling-Ströme mit bis zu 5 % integriert werden, ohne dass sich dies auf die Eigenschaften von PET auswirkt. In der Zukunft bei einem größeren Produktionsmaßstab von PEF-Produkten könnte es wirtschaftlich sein, die beiden Kunststoffe getrennt zu rezyklieren.

Substituent für

Polyethylenfuranoat kann als Ersatz für das petrochemische PET verwendet werden.