Biologisch abbaubare Mulfolien

Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts CELLAGRI soll eine bahnbrechende Lösung entwickelt werden, die die Umweltbelastung gegenüber herkömmlichen Kunststoff-Mulchfolien um mindestens 30 Prozent reduziert. Die Federführung übernimmt das Fraunhofer FEP. Die Landwirtschaft in Europa verbraucht jährlich mehr als 80.000 Tonnen Mulchfolien. Bis zu 30 Prozent der eingesetzten Folien werden nach ihrer Verwendung nicht vom Feld zurückgewonnen, was zu einer massiven Verschmutzung des Bodens mit Mikroplastik führt. Biologisch abbaubare Alternativen scheitern bisher an hohen Kosten und mangelnder Funktionalität.

Nach Projektende soll eine marktreife Technologie vorliegen. Die neuen Mulchfolien werden in drei verschiedenen realen Feldszenarien mit unterschiedlichen Kulturpflanzen und Klimazonen validiert. „Mit CELLAGRI schaffen wir eine nachhaltige Alternative, die mehrere Probleme gleichzeitig löst: Die Folien optimieren die Wasserversorgung der Pflanzen, bauen sich nach der Vegetationsperiode vollständig im Boden ab und hinterlassen keine schädlichen Rückstände“, erklärt Dr. Christian May, Projektkoordinator am Fraunhofer FEP.

Die Wasserzufuhr steigern

Das interdisziplinäre Projekt verfolgt einen multifunktionalen Ansatz: Zunächst sollen hochleistungsfähige Substrate aus verschiedenen Zellulosemischungen als Grundmaterial für die Mulchfolien entwickelt werden. Anschließend sollen die Substrate mit vollständig biologisch abbaubaren Oberflächenbeschichtungen aus biobasierten Monomeren versehen werden, die eine schnelle und kontrollierbare Zersetzung im Boden ermöglichen. In die Beschichtung sollen mikrofluidischen Strukturen eingeprägt werden. Diese von der Natur inspirierten speziellen Strukturen ermöglichen ein passives Wassermanagement. Das System leitet Wasser gezielt zu den Pflanzlöchern und soll so die Wasserzufuhr auf das Vierfache steigern. Durch eine atmosphärische Plasmabehandlung werden hydrophile und hydrophobe Bereiche erzeugt, die das Wassermanagement weiter verbessern und zudem eine Anti-Schimmel-Eigenschaft aufweisen. Das ist insbesondere für Gewächshausanwendungen wichtig.

Ein ausgeklügelter Herstellungsprozess kombiniert Beschichtung, Mikrostrukturierung und Plasmafunktionalisierung in einem einzigen Schritt und kann inline am Fraunhofer FEP realisiert werden. „Unsere Expertise in der Plasmabehandlung und Oberflächenfunktionalisierung ermöglicht es uns, die Eigenschaften der Folien präzise einzustellen und so optimale Bedingungen für verschiedene Anwendungen zu schaffen“, sagt May.