Plastik aus Hanf: Was ist es und wie wird es hergestellt?

Jedes Jahr kommen Innovationen in der Hanfplastiktechnologie auf den Markt und viele Unternehmen integrieren Hanfplastik in ihre Produkte. Hanf erweist sich als saubere Alternative zu den hochgradig umweltschädlichen Kunststoffen, die unsere Umwelt belasten. Es gibt verschiedene Arten von Hanfplastik; hier werden wir einmal kurz darauf eingehen, wie diese Kunststoffe hergestellt werden.

Warum brauchen wir eine Alternative zu Plastik?

Es besteht kein Zweifel, dass wir eine große Umweltkrise erleben, die viele Formen annimmt. Die Menschheit hat ein nicht nachhaltiges Entwicklungsmodell verfolgt, für das wir nun die Konsequenzen tragen. Die bereits spürbare Veränderung des Klimas, der erhebliche Verlust der Artenvielfalt und natürlich die Verschmutzung des Bodens, der Luft und der Meere sind einige Beispiele für die Schäden, die wir unserer Umwelt zugefügt haben.

Nehmen wir zum Beispiel unsere Meere und Ozeane, die wir in eine gigantische Müllhalde verwandelt haben, die die marinen Ökosysteme bedroht. Laut Greenpeace werden jede Sekunde mehr als 200 Kilo Plastik in die Ozeane und Meere der Welt gekippt, was mehr als 8 Millionen Tonnen Plastikmüll pro Jahr entspricht.

Darüber hinaus sterben jährlich mehr als 1 Million Seevögel und über 100.000 Meeressäuger aufgrund der Schäden, die Plastik-, Chemie- und Ölabfälle in der Meeresumwelt verursachen. Obwohl einige dieser Rückstände, die 80 % der gesamten Meeresverschmutzung ausmachen, in etwas mehr als sechs Monaten abgebaut werden und verschwinden könnten, brauchen viele andere mehrere hundert Jahre, um dies zu tun.

In der Zwischenzeit hinterlässt Plastikmüll, einschließlich “Mikroplastik”, eine große Menge an Luft-, Meeres- und Landverschmutzung. Ein Team von Wissenschaftlern hat kürzlich nachgewiesen, dass dieses Mikroplastik durch die Luft verbreitet wird und auch entlegene Naturgebiete erreicht, mit Konzentrationen, die denen in Großstädten ähnlich sind.

Internationale Regierungen und Umweltorganisationen haben bereits begonnen zu handeln, um diese ernsthafte globale ökologische Bedrohung zu stoppen. Allerdings scheinen die in den verschiedenen internationalen Vereinbarungen festgelegten Ziele für 2030 und 2050 für viele Länder und Regionen eher unerreichbar zu sein.

Wir brauchen dringend Maßnahmen, um die Plastikverschmutzung zu stoppen, und jeder von uns muss versuchen, seinen Teil dazu beizutragen, innovativ zu sein, die Mentalität zu ändern und die Umwelt zu respektieren. Unser Leben und unsere Zukunft hängen davon ab.

Hanf: Ein Rohstoff kehrt aus der Vergangenheit zurück

Hanf ist die Pflanze, die das Potenzial hat, uns dabei zu helfen, die Zukunft von Plastik und anderen Materialien neu zu erfinden. Sie ist eine saubere, ökologische, nachhaltige und erneuerbare Alternative. Und sie kann die Verwendung von umweltschädlichen Materialien bei der Herstellung von Gütern in vielen Bereichen ersetzen, wie z. B. im Bauwesen, in der Automobilindustrie, in der Mode, im Design, im Sport und in vielen anderen Bereichen.

Aber Hanf ist keine neue Ressource, die auf einen bestimmten ökologischen Trend reagiert. Hanf ist ein Rohstoff, der aus der Vergangenheit zurückkehrt, um uns zu helfen, die Zukunft neu zu denken. Seit Jahrtausenden wird er wegen seiner ernährungsphysiologischen Eigenschaften und vielfältigen gesundheitlichen Vorteile genutzt und dient als Rohstoff für unzählige Produkte wie Lebensmittel, Textilien und Medikamente.

Hanf gehört zu den Nutzpflanzen, die mehr Biodiversität in ihrer Umgebung schaffen. Sein Anbau ermöglicht es uns, zu geringen Kosten drei Rohstoffe zu gewinnen: die Samen, die Faser und das Fruchtfleisch. Die Faser wurde aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften schon immer am meisten genutzt, da sie die widerstandsfähigste, saugfähigste und haltbarste Faser pflanzlichen Ursprungs ist.

Plastik aus Hanf

Die Zukunft der Hanfkunststoffe neu erfinden

Es wird immer einfacher, Produkte für verschiedene Bereiche zu finden, die aus pflanzlichen Fasern wie Flachs, Kokosnuss und natürlich Hanf hergestellt werden. Das Ziel ist es, die seit Jahrzehnten produzierten umweltschädlichen Materialien zu ersetzen. Wie wir bereits erwähnt haben, kann Hanf viele dieser Materialien, wie z. B. Kunststoffe, ersetzen und so dazu beitragen, die Umweltverschmutzung weltweit zu reduzieren.

Die Verwendung von Hanf bringt nicht nur einen ökologischen Vorteil mit sich. Er verbessert auch die Qualität und Leistung der Produkte, die ihn enthalten. So werden zum Beispiel seit langem Hanffasern anstelle von Glasfasern zur Herstellung von Surfbrettern verwendet, da sie diese viel leichter, flexibler und widerstandsfähiger machen und ihnen einen sensationellen Grip und Auftrieb verleihen.

So kommen jedes Jahr immer häufiger Innovationen in der Hanf-Kunststofftechnik auf den Markt. Selbst einige der größten Automobilkonzerne wie BMW, Mercedes und Bugatti setzen heute Hanfkunststoffe in ihren Produkten ein. Im neuesten Porsche-Modell, dem 718 Cayman GT4, sind zum Beispiel Hanffaserplatten der niederländischen Firma Hempflax verbaut.

Kurzum: Biokunststoffe, zu denen auch Hanf gehört, bieten erhebliche Vorteile für die Umwelt. Da sie nicht aus fossilen Brennstoffen hergestellt werden, erzeugen sie bei ihrer Zersetzung kein Kohlendioxid. Darüber hinaus sind die meisten von ihnen biologisch abbaubar. Alles deutet darauf hin, dass sie ein sehr wichtiger Teil zur Lösung der Klimakrise sein könnten.

5 Arten von Hanf Plastik und wie sie verwendet werden

1. Hanf-Zellulose

Zellulose ist das am häufigsten vorkommende organische Polymer auf der Erde und ist ein integraler Bestandteil der Zellwände von Pflanzen und vielen Algenarten. Obwohl Zellulose hauptsächlich zur Herstellung von Papier verwendet wird, wird sie auch zur Herstellung einer Vielzahl von verschiedenen Kunststoffen verwendet, darunter Zelluloid, Zellophan und Zellwolle.

Die ersten Kunststoffe wurden aus organischen und nicht-synthetischen Materialien hergestellt, und Zellulose war damals ein Schlüsselelement in der aufkommenden Kunststoffindustrie. Heute haben Biokunststoffe aufgrund ihrer vielfältigen Umweltvorteile wieder großes Interesse auf sich gezogen.

2. Zellophan, Zellwolle und Zelluloid

Sowohl Cellophan als auch Zellwolle gehören zu den Celluloseregeneratfasern und werden in ähnlicher Weise zu Cellophanfolien oder Zellwollfasern verarbeitet.

Celluloid wird gewonnen, indem zunächst Nitrocellulose (Cellulosenitrat) hergestellt wird, die mit Kampfer, einem weit verbreiteten Weichmacher, gemischt wird, um einen dichten, festen Thermoplast zu erhalten, der sich beim Erhitzen leicht formen lässt.

Hanfzellulose kann extrahiert und zur Herstellung von Zellophan, Zellwolle, Zelluloid und einer Vielzahl verwandter Kunststoffe verwendet werden. Es ist bekannt, dass Hanf etwa 65-70% Zellulose enthält und als vielversprechende Quelle gilt, vor allem wegen seiner relativen Nachhaltigkeit und geringen Umweltbelastung. Im Vergleich dazu enthält Holz etwa 40% Zellulose, Flachs 65-75% und Baumwolle bis zu 90%.

Hanf wächst schneller als die meisten Baumarten und benötigt weniger Pestizide als Baumwolle oder Flachs. Allerdings ist beim Anbau in manchen Böden eine beträchtliche Menge an Dünger erforderlich, und er benötigt auch eine relativ große Menge an Wasser.

3. Andere Produkte, die aus Hanfzellulose hergestellt werden

Aus Zellulose kann eine breite Palette von Kunststoffen und verwandten Stoffen hergestellt werden. Der Unterschied in den physikalischen Eigenschaften ist hauptsächlich auf die Länge der Polymerketten und den Kristallisationsgrad zurückzuführen.

Cellulose wird mit unterschiedlichen Methoden aus Hanf und anderen Faserpflanzen gewonnen. Der Rohzellstoff kann hydrolysiert, d.h. durch Zugabe von Wasser bei 50-90° C in seine Bestandteile aufgespalten werden. Er kann auch in eine schwache Säurelösung getaucht werden, um die kristallinen Teile von den amorphen zu trennen, wodurch Cellulose-Nanokristalle entstehen.

Durch zusätzliche Hitze und Druck kann auch eine interessante Form erzeugt werden, die als Nanocellulose bezeichnet wird. Dabei handelt es sich um einen “Pseudokunststoff”, der unter normalen Bedingungen einem zähflüssigen Gel ähnelt und flüssiger wird, wenn er gerührt oder belastet wird.

Nanocellulose oder mikrofibrillierte Cellulose (MFC) hat eine Vielzahl von möglichen Anwendungen. Sie kann als Verstärkungsmaterial in Kunststoffverbindungen und als hoch absorbierendes Mittel zur Beseitigung von Ölverschmutzungen oder Ölteppichen verwendet werden. Sie kann auch zur Herstellung von Sanitärprodukten und als kalorienarmer Stabilisator in der Lebensmitteltechnik eingesetzt werden.

Zeoform, ein australisches Unternehmen, bietet einen Kunststoff auf Zellulosebasis an, der in einem eigenen patentierten Verfahren unter Einbeziehung von Hanf hergestellt wird.

Durch ihr Verfahren werden Zellulosefasern in ein formbares Material umgewandelt, das eine hohe industrielle Festigkeit für eine unbegrenzte Produktvielfalt aufweist. Dieses Material wird als 100 % ungiftig, biologisch abbaubar und recycelbar beworben, da es kompostiert werden kann und eine sehr interessante Form der Kohlenstoffbindung und -abscheidung bietet.

4. Hanfbasierte Kunststoffe

Verbundkunststoffe bestehen aus einer Polymermatrix, die auf Zellulose oder einer Reihe anderer natürlicher oder synthetischer Polymere basieren kann, und Verstärkungsfasern, die ihrerseits natürlichen (und hauptsächlich aus Zellulose bestehenden) oder synthetischen Ursprungs sein können.

Zu den natürlichen Polymeren gehören Teer, Schellack, Schildpatt und viele Baumharze, während zu den natürlichen Fasern Jute, Sisal, Baumwolle und Flachs gehören. Zu den traditionellen anorganischen Füllstoffen gehören Talkum, Glimmer und Glasfasern.

Biokomposite haben im Allgemeinen mindestens eine Hauptkomponente organischen Ursprungs. Obwohl es 100 % organische Kunststoffe gibt, enthalten die meisten einige synthetische Elemente. Typischerweise wird eine Naturfaser mit einem synthetischen Polymer gemischt und dann als Biokomposit gekennzeichnet. Die verschiedenen Kombinationen von Naturfasern und Polymeren, die zur Herstellung von Biokunststoffen verwendet werden können, unterscheiden sich stark in Dichte, Zugfestigkeit, Steifigkeit und anderen Aspekten.

Diese Faktoren können während des Herstellungsprozesses modifiziert werden, um geeignete Produkte für eine breite Palette von Anwendungen zu schaffen. Dazu gehören die Herstellung von Baumaterialien, Möbeln, Musikinstrumenten, Booten, Autoverkleidungen, biologisch abbaubaren Einkaufstaschen und in der Medizin biokompatible “Stützstrukturen” bei der Rekonstruktion von Knochengewebe.

Hanffasern werden als Verstärkung in Verbundwerkstoffen eingesetzt und sind für ihre Zugfestigkeit bekannt, insbesondere die weiblichen Pflanzenfasern. Männliche Pflanzenfasern sind feiner, weicher und oft haltbarer, aber auch weniger widerstandsfähig.

Eine Studie aus dem Jahr 2003 über naturfaserverstärkte Polypropylen (PP)-Verbundwerkstoffe zeigte, dass Hanf, Kenaf und Sisal eine Zugfestigkeit aufwiesen, die mit der von herkömmlichen Glasfaserverbundwerkstoffen vergleichbar war, und dass Hanf seine Konkurrenten in der Schlagfestigkeit übertraf.

Im Jahr 2007 zeigte eine weitere Studie über PP-Verbundwerkstoffe, die mit Hanffasern verstärkt wurden, in diesem Fall unter Verwendung eines Materials, das als malleated polypropylene (MAPP) bekannt ist, dass die Gesamtbeanspruchung und die mechanischen Eigenschaften im Vergleich zu traditionellen Glasfaserverbundwerkstoffen um bis zu 80 % erhöht wurden.

Hanf Fasern

5. Reine Biokompositmaterialien aus Hanf

Mehrere Biokomposite oder Biomaterialien wurden bereits vollständig aus organischen Substanzen entwickelt, darunter auch Hanf, der als Füllmaterial verwendet wird.

In einer 2003 durchgeführten Studie zur Zugfestigkeit von Hanffasern wurde gezeigt, dass sie bei Alkalisierung mit verdünntem Natriumhydroxid (NaOH) in Konzentrationen von 4-6 % eine höhere Zugfestigkeit und Steifigkeit aufweisen, wenn sie bei der Herstellung von Biokomposit-Kunststoffen mit der flüssigen Polymermatrix der Cashew-Schale kombiniert werden.

Eine Gruppe koreanischer Forscher gab 2007 die Herstellung eines Biokomposits aus organischer Polymilchsäure (PLA, ein wichtiger biologisch abbaubarer thermoplastischer Polyester), verstärkt mit Hanffasern, bekannt. Sie entdeckten auch, dass die Behandlung von Hanffasern mit verdünntem Alkali ihre Zugfestigkeit erhöhte. Die Biokompositmaterialien zeigten eine höhere Festigkeit und Steifigkeit als Kunststoffe, die nur PLA enthalten.

Im Jahr 2009 gab eine Gruppe von Forschern der Stanford University die Entwicklung eines hanffaserverstärkten Verbundwerkstoffs aus Biopolyhydroxybutyrat (BHP) bekannt. Materialien aus Hanf und BHP sind stark, weich, attraktiv und langlebig genug, um in Bau-, Möbel- und Bodenbelagsmaterialien eingesetzt zu werden.

In einer 2014 durchgeführten Studie zur Entwicklung vollständig biologisch abbaubarer Verbundwerkstoffe unter Verwendung von Poly(butylensuccinat) (PBSu) als Polymermatrix und Hanffasern und Hanfschäben als Füllstoff wurde festgestellt, dass sowohl die Zugfestigkeit als auch die Schlagzähigkeit von der Art und Menge des verwendeten Füllstoffs beeinflusst werden. PBSu/Hanfschäben-Mischungen hatten höhere biologische Abbaugeschwindigkeiten als PBSu/Hanffaser-Mischungen.

Auf dem Weg in eine nachhaltige Zukunft

Es ist klar, dass die Forschung noch einen langen Weg vor sich hat, bevor die besten nachhaltigen Alternativen zu aus Erdöl gewonnenen Kunststoffen erreicht werden. Neue Forschungen werden jedoch beschleunigt, da Regierungen und Nationen auf der ganzen Welt sich der Notwendigkeit bewusst werden, den Einsatz von Petrochemikalien drastisch zu reduzieren. Und man erkennt zunehmend, dass Hanf ein enormes Potenzial in unserem natürlichen “Werkzeugkasten” vielversprechender Pflanzen für Biokunststoffe hat.