RUBIO为德国中部地区的塑料产业提供生物助推器
本地的原材料化身成为多用途的合成材料，德国中部地区由此成为绿色化学产业的佼佼者：“RUBIO”项目中的18个合作伙伴携手共进，致力于实现上述目标。该项目涵盖了从原材料到回收的整条价值链。坐落于哈雷（萨勒河）的弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所（IMWS）在生物合成材料的研发领域和聚合原料的特征研究方面独树一帜，为项目贡献了大量技术和知识。
欧盟每年的合成材料加工量超过5000万吨，增长态势还将延续。人们特别需要用环保且气候中和的合成材料取代当前的常用材料。无论在加工和使用特性上，还是在价格上，这类合成材料都应能与石化产品一较高下。RUBIO希望将这种可生物降解的生物基合成材料推向市场。这类产品不仅将成为绿色化学产业重要的组成部分，也能有效减少包括微塑料在内的塑料废弃物，降低行业的二氧化碳排放。
为此，18家企业和研究机构组成了联盟，德国联邦教育和研究部（BMBF）总共拨款约1200万欧元支持该项目，项目为期三年。参与机构涉猎的领域涵盖了可回收循环利用的生物基合成材料的整条价值链。成员机构在五个能力领域开展合作，针对本地生物基资源的开采开发、配方、年产量可达万吨的加工工艺和回收再利用工艺，制定相应的解决方案。弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所参与了预处理技术、加工技术和回收技术的子项目。
RUBIO研究联合体 寄希望于聚丁二酸丁二脂（PBS）。这种生物合成材料可形成高度多样化的变体，展现出良好的加工特性，适用于可持续产品的各类应用领域。充沛的本地可利用资源是上述材料的另一大优势：RUBIO工艺在开始阶段使用含有纤维素和木素纤维素的材料，这些材料一直以来作为副产品，或者根本没有得到有效的利用，例如木材、草、造纸业的残留物或沼气厂的发酵残留物。我们首先借助生物技术制浆工艺，从上述植物性原材料中提取碳水化合物，并通过发酵将其转化为聚丁二酸丁二脂的原料，即高纯度的琥珀酸和生物基1,4-丁二醇。接着，这些单体通过缩聚作用合成聚丁二酸丁二脂聚合物。除了所提及的工艺步骤外，RUBIO项目还致力于开发合适的复合工艺和注塑等制造工艺，以及合适的回收工艺，将含有聚丁二酸丁二脂的材料从废物流中过滤出来，回收后加以利用。
“这个好点子的最大优势在于：原料是极易获得的植物性残余物，可规避与食品行业之间的竞争关系。这一点不同于蔗糖基的生物合成材料。一旦目标达成，聚丁二酸丁二脂的加工可采用多种工艺，能耗也相对较低。所需的材料特性应根据需求做精确的调整。”弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所方面的RUBIO项目负责人帕特里克·赫希（Patrick Hirsch）博士说：“相较于目前使用的合成材料，我们的目标是将成品的二氧化碳足迹和加工能耗减半。德国中部的生产基地具有得天独厚的地理位置，除了专有技术之外，这里还拥有所需的原材料和基础设施。”
弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所主要负责生物合成材料配方和工艺开发过程中的高分辨率结构研究和数值模拟，该机构在上述领域积累了大量经验。此外，研究人员还将开展形态学、流变学和机械加工及使用性能方面的分析工作，缩短开发周期，提高开发效率。研究所的热塑性合成材料加工技术设备也为项目的提升扩容做出贡献。机构在合成材料的热机械、氧化和水解降解工艺、回收过程中再生材料的反应性挤塑领域也拥有大量的知识技术储备，可为项目的顺利开展保驾护航。
该项目汲取了合作伙伴机构的宝贵经验，让高性能且可回收的合成材料在包装（薄膜、酸奶罐或洗发水瓶）、技术纺织品（例如用于汽车制造）和土工合成材料（用于道路建设和土木工程的无纺布或排水垫）领域大显身手。与聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）等当前广泛使用的塑料制品相比，聚丁二酸丁二脂在刚性、强度、断裂伸长度和冲击韧性方面具有良好的性能，可逐步取代由化石原料制成的材料。相较于市场现有的聚乳酸（PLA）等生物合成材料，聚丁二酸丁二脂在使用过程中的可加工性和柔韧性更胜一筹。
资助期结束后，RUBIO计划作为工业生物塑料领域的先进制造与加工联合体，逐步迈向市场。此举也将大力助推结构变化进程，为当地企业和化学工业带来新的增长点和就业机会。为此，项目框架下还设立了专门的培训和再培训方案，用以培养所需的专业人才。
坐落于哈雷（萨勒河）的弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所提供基于微观结构的诊断方法，为创新材料、部件和系统做相应的技术开发。研究所的核心竞争力在于高性能微观结构分析法和微观结构材料设计。在此基础上，这家研究机构积极探索对社会和经济发展具有重要意义、可运用于各类市场和业务领域的材料，专注于研究这些材料的功能性、性能、可靠性、安全性和使用寿命等问题。面对产业伙伴和公共部门委托方，弗劳恩霍夫材料与系统微结构研究所不断加快新型材料的开发进程，努力提高材料效率和经济性，与此同时尽可能节约资源，由此确保机构自身在未来发展关键领域的创新领导力，积极应对“可持续发展”这个二十一世纪的核心挑战。