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23.07.2024

16.10.2023

Umweltfreundliche Mikrokapseln aus Biopolymeren

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Biologisch abbaubare Polymere und natürliche Materialien sichern Herstellern und Anwendern von Mikrokapseln die Zulassung ihrer Produkte im Rahmen der EU-Verordnung zur Registrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe (REACH). Wie natürliche Rohstoffe für die Herstellung umweltfreundlicher Mikrokapseln eingesetzt werden können, diskutieren Experten der Fraunhofer-Technologieplattform Mikroverkapselung. Das Netzwerk bündelt aktuelle Erkenntnisse und identifiziert neue Möglichkeiten für die Verwendung von Mikrokapseln.

Neue Regelungen verbieten in der Europäischen Union zukünftig den Verkauf von Produkten, die absichtlich zugesetztes Mikroplastik enthalten und bei der Verwendung freisetzen. Für Anwendungen in Kosmetikprodukten, für Düngemittel sowie Wasch- und Reinigungsmittel gelten Übergangsfristen von vier bis zwölf Jahren. Natürliche Materialien und biologisch abbaubare Polymere sind der Schlüssel dazu, dass Produkte nicht unter solche Vorschriften fallen.

"Wir entwickeln biologisch abbaubare Mikrokapseln, die funktional und kostengünstig sind", unterstreicht Dr. Alexandra Latnikova, Expertin für Mikroverkapselung am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP. Dafür sei ein tiefes Verständnis von Polymer- und Partikelbildungsprozessen unerlässlich, so Latnikova weiter. Mikrokapseln schützen zum Beispiel Wirkstoffe effizient und ermöglichen es, diese gezielt freizusetzen.

Sie verbessern so die Wirksamkeit und die Haltbarkeit von Produkten. Die gewünschte Funktionalität der Mikrokapseln steht in vielen Anwendungen im Widerspruch zu den Anforderungen an eine schnelle biologische Abbaubarkeit. Zudem bestimmen Parameter wie die Verfügbarkeit, die stabile Qualität, der Preis oder auch die nachhaltige Gewinnung der Kapselwandmaterialien die Stoffbasis für umweltfreundliche Mikrokapseln. Neue Materialien für diese Ansprüche zu entwickeln, gehört zu den Schwerpunkten der Wissenschaftler am Fraunhofer IAP.

"Alle diese Parameter müssen gleichzeitig erreicht werden, damit wir Lösungen mit hohem Marktpotenzial erhalten. In den letzten Jahren sehen wir ein großes Interesse an chemisch vernetzbaren, wasserlöslichen Polymeren. Diese Polymere sparen den Einsatz von Lösungsmitteln und vermeiden Neuinvestitionen, da bereits vorhandene Geräte verwendet werden können. Wasserlösliches Cellulosesulfat und wässrige Nanocellulosedispersionen sind gute Beispiele dafür", ergänzt Dr. Latnikova.

Fraunhofer-Technologieplattform Mikroverkapselung

Die Technologieplattform wurde 2009 ins Leben gerufen und ist das einzige Netzwerkprojekt zu diesem Thema im deutschsprachigen Raum. Sie bündelt und kommuniziert Wissen rund um das Thema Mikroverkapselung und Partikelanwendungen und identifiziert unter anderem neue Möglichkeiten zu deren Verwendung. Die Teilnehmer erhalten regelmäßig Informationen über aktuellste Entwicklungen, Publikationen und Patente auf den Gebieten Mikroverkapselung und Partikelanwendungen. Alle zwei Jahre findet zudem ein Workshop zu ausgewählten Themen statt.

Mikroverkapselung

Die Mikroverkapselung ist eine weit verbreitete Technologie. Sie ermöglicht es, Wirkstoffe gezielt freizusetzen. In Wasch- und Reinigungsmitteln schützen Mikrokapseln empfindliche Inhaltsstoffe, bis sie während des Wasch- und Reinigungsprozesses kontrolliert abgegeben werden. In Kosmetikprodukten sorgen sie unter anderem für eine lang anhaltende Wirkung. In Pflanzenschutz- und Düngemitteln verhindern Mikrokapseln eine Überdosierung und tragen so dazu bei, die Umweltbelastung zu reduzieren. Die Forschungsschwerpunkte im Bereich der Mikroverkapselung am Fraunhofer IAP liegen aktuell auf Alternativen zu per- oder polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS), Mikrokapseln mit spezifischen Barriereeigenschaften sowie Mikrokapseln, deren Wandmaterialien biologisch abbaubar sind.

» Weiterführende Informationen

Quelle: Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP)