Klebstoffe aus  natürlichen Rohstoffen

Nachwachsende Rohstoffe im Alltag (Bild: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (Hrsg.), 2018)

31.10.2020 Klebstoffe aus natürlichen Rohstoffen

Vergangenheit und Zukunft

von Professor Dr. Klaus-Uwe Koch (Westfälische Hochschule Gelsenkirchen Bocholt Recklinghausen)

Klebstoffe aus natürlichen Rohstoffen stehen aktuell aus verschiedenen Gründen immer wieder in der Diskussion, dabei bieten sie interessante Potenziale – eine Einordnung.

Nachwachsende Rohstoffe sind heutzutage in einer Vielzahl von Alltagsprodukten zu finden (Bild 1). Klebstoffe sucht man auf diesem Bild vergeblich, da die mit Klebstoff hergestellten Endprodukte den Klebstoff bereits enthalten. Diese Produkte sind in der Grafik rot eingekreist. Etwa 50% aller in Deutschland hergestellten Produkte enthalten Klebstoffe. Mengenmäßig stellen dabei wasser- oder lösemittelbasierte Typen den größten Anteil dar. Erst danach kommen Schmelzklebstoffe oder Reaktionsklebstoffe [1]. Die Rohstoffbasis beruht dabei nicht notgedrungen auf Naturprodukten. Bei den verwendeten Begrifflichkeiten muss man vorsichtig sein und zwischen den verschiedenen Kunststoff- oder Polymertypen unterscheiden (Bild 2).

Biokunststoffe müssen nicht notgedrungen biologisch abbaubar sein. So kann aus bio­logisch hergestelltem Ethanol produziertes Polyethylen durchaus als Biokunststoff bezeichnet werden – es hat selbstverständlich die gleichen Eigenschaften wie sein petrochemisch basiertes Pendant. Der Vorteil dieser Drop-in-Lösungen besteht darin, dass sie ohne weitere Entwicklungsarbeit fossil basierte Materialien ersetzen können und die CO2-Bilanz nicht belasten. Zu diesen Materialien können das Bio-Poly­ethylen (Bio-PE), Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyamid (PA) zählen.

Ein anderes Beispiel aus der Klebstoffwelt sind Harnstoff-Harze. Harnstoff und Formaldehyd – die Rohstoffe für diese Klebstoffe – sind natürlich vorkommend oder auf der Basis von Naturstoffen synthetisiert. Formaldehyd allerdings, obwohl in der Natur vorkommend, ist als giftig (Verschlucken, Hautkontakt, Einatmen), ätzend (Haut, Augen), sensibilisierend (Haut), reizend (Atemwege), erbgutschädigend (Verdacht), krebserzeugend (Einatmen) und organschädigend eingestuft. Das hergestellte Produkt ist dann zwar biologisch basiert, kann aber unter bestimmten Voraussetzungen zur Formaldehydabspaltung neigen.

Aktuell dürfen nur Holzwerkstoffe hergestellt bzw. in den Verkehr gebracht werden, deren nachträgliche Formaldehydabgabe unterhalb von 0,1 ppm liegt [3]. Wird dieser Grenzwert im Produkt und werden die Sicherheitsvorkehrungen bei der Herstellung eingehalten, spricht nichts gegen den Einsatz dieses Klebstofftyps zur CO2-schonenden Klebung von Holzbauteilen. Das ausgehärtete Harz ist dann – je nach Vernetzungsgrad – nicht oder nur schwer biologisch abbaubar. Biokunststoffe, die natürlich basiert sind und als biologisch abbaubar gelten, sind z.B. Polylactid (PLA), Polyhydroxybutyrat (PHB) oder Stärke-Blends. Der Begriff „biologische Abbaubarkeit“ bedarf allerdings im Einzelfall einer Präzisierung, damit Materialien miteinander vergleichbar sind.

Auch solche Materialien werden als Biokunststoffe bezeichnet, die fossiler Herkunft sind, sich aber in der Natur biologisch abbauen lassen, wie z.B. Polybutylenadipat-terephthalat (PBAT), Polycaprolacton (PCL), Polyvinylalkohol (PVA).