BioTurf - Neuartige nachhaltige Kunstrasensysteme aus biobasierten Polymeren

Das Ziel des Vorhabens „BioTurf“ war die Entwicklung einer Kunstrasenstruktur aus Bio-Polyethylen (PE) als Polymerrohstoff. Durch die Monomaterialstruktur wird die Möglichkeit zum hochwertigen stofflichen Recycling im Hinblick auf eine geschlossene Kreislaufwirtschaft geschaffen. Aktuelle Kunstrasenplätze bestehen aus einem Mix unterschiedlicher Kunststoffarten, die über Latex- oder PU-Kleber miteinander verbunden sind. Sie sind weder trenn- noch rezyklierbar und müssen deshalb thermisch verwertet (verbrannt) werden. Zudem übernimmt momentan ein Kunststoffgranulat, welches jährlich ergänzt werden muss, um seine Funktion zu erfüllen, den Schutz des Polgarns. BioTurf kommt durch den Einsatz einer zweiten Garnstruktur ohne die Zugabe von Einfüllgranulat aus und minimiert somit den Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt (derzeit ca. 500 kg/Platz und Jahr). Das BioTurf-Konzept beinhaltet zudem die Einbindung der Polgarne im Träger durch Thermobondieren (Anschmelzen der Polgarne auf der Rückseite des Trägermaterials). Anschließend erfolgt eine Rückenbeschichtung auf Basis einer biobasierten PE-Folie, die aus bis zu 100 % recyceltem Kunstrasen hergestellt wird. Beide Verfahren ersetzen die Beschichtung mit Latex oder PU und garantieren Noppenauszugskräfte > 50 N, die für die Anwendung im Fußballbereich erforderlich ist. Die abschließende ökologische Bilanzierung des Produktionsprozesses konzentrierte sich auf die Wirkungsanalyse im Vergleich zum erdölbasierten Benchmark-Produkt. Die Wirkungsabschätzung stellt eine Verbindung zwischen den Sachbilanzdaten und den möglichen Umweltwirkungen her. Dazu werden die Ergebnisse der Sachbilanz nach wissenschaftlich basierten Kriterien verschiedenen Wirkungskategorien zugeordnet. Die ausgewerteten Wirkungskategorien entsprechen im vorliegenden Fall den Vorgaben der DIN EN 15804 (Nachhaltigkeit von Bauwerken – Umweltproduktdeklarationen - Grundregeln für die Produktkategorie Bauprodukte, 2022).

Die Entwicklung des BioTurf-Kunstrasens ergab in der industriellen Umsetzung durch den Partner MET, dass der Ersatz der erdölbasierten Rohstoffe durch biobasierte Rohstoffe problemlos zu realisieren ist, da die polymeren Strukturen beider Kunststoffe sehr ähnlich sind. Die biobasierten Polymere wurden zu Folienbändchen gesponnen und das Verfahren zum Weben des Trägergewebes angepasst. Durch die Modifizierung der Garnparameter (z.B. glatt oder gekräuselt) konnte eine qualitativ hochwertige Polstruktur erzeugt werden, die eine Granulat-Verfüllung überflüssig macht. Um die Fixierung der Polgarne in der Trägerschicht ohne Latex oder Polyurethan zu realisieren, wurde das Thermobonding-Verfahren eingesetzt. Hierfür war eine hochpräzise Temperatur- und Prozesssteuerung erforderlich zum Aufschmelzen des Totpols, während die Gewebestruktur des Trägers erhalten blieb. Der Träger besteht aus einer experimentell ermittelten, optimierten Zusammensetzung von Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) in Kett- und Schussfäden und wird auf der Rückseite durch eine Recyclingfolie stabilisiert, die aus recycelten Altkunstrasenplätzen besteht. Somit bleibt das System voll recyclingfähig, da alle Materialien einer Polymergruppe angehören. Bezüglich der ökologischen Bilanzierung zeigt sich, dass sich bei der Substitution des erdölbasierten durch biobasiertes Polmaterial sowohl ökologische Vorteile als auch Nachteile ergeben können. Die Vorteile liegen größtenteils im Bereich der Wirkungsindikatoren ‚Treibhausgaspotenzial‘, ‚Potenzial für die Verknappung von abiotischen Ressourcen für fossile Ressourcen‘ und ‚nicht erneuerbarer Energieverbrauch‘. In anderen Umweltbereichen, wie der ‚Eutrophierung‘ oder der ‚Versauerung‘, kann es dagegen zu größeren Belastungen kommen. Die Ursache dafür ist in der Regel auf den Anbau und die Verarbeitung der nachwachsenden Rohstoffe zurückzuführen. Insofern ist die Wahl des Ausgangsmaterials und seiner Kultivierung von großer Wichtigkeit für eine Nachhaltigkeitsbetrachtung.

Förderprogramm und Projektnummer

Innovationsräume Bioökonomie, eine Initiative des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF)
Innovationsraum: BIOTEXFUTURE
BMBF 031B1213A BioTurf

Gefördert vom

Laufzeit

01.12.2021 - 30.11.2023