Papier, das so stabil und belastbar ist, dass daraus Produkte entstehen können, die bislang aus Kunststoff oder Holz gefertigt werden: Die Lösung heißt PLAFCO (Plastic Free Paper Composite) – ein neuartiger Faserverbundwerkstoff, dessen Entwicklungsgeschichte an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg (DHBW) Karlsruhe vor mehr als zehn Jahren begann.
Dahinter steht eine zentrale Herausforderung: Kunststoff ist für viele Anwendungen unverzichtbar, bringt durch fossile Rohstoffe und langlebige Abfälle jedoch erhebliche ökologische Probleme mit sich. Gesucht werden deshalb Werkstoffe, die funktionale Stabilität mit echter Umweltverträglichkeit vereinen.
Genau hier setzte PLAFCO an. Nach Forschungsarbeiten und einem Patent, einer Auszeichnung mit dem Innovationspreis NEO2020 und der Entwicklung einer Pilotanlage geht die Forschung nun in die nächste Phase: Im Projekt Bio-Lam sollen ab 2026 nachhaltige, biobasierte Laminate auf Basis von PLAFCO entwickelt werden.
Ausweg aus dem Plastikmüll
Die Entwicklung von PLAFCO begann 2013 im EU-Forschungsprojekt COMPAC. Bis 2016 wurden die Grundlagen für den neuartigen Werkstoff gelegt und ein Patent entwickelt. Ziel war es, Papier so zu verändern, dass daraus ein stabiles und belastbares Verbundmaterial entsteht.
Die Lösung basiert vollständig auf Zellulose
Bei der Herstellung wird Papier chemisch so behandelt, dass ein Teil der Zellulose an der Oberfläche der Fasern angelöst wird. Dadurch können sich die Fasern anschließend anders miteinander verbinden. Das Material erhält dadurch eine deutlich höhere Festigkeit, bleibt aber seinem Ausgangsmaterial Papier sehr ähnlich.
„Wir wollten ein Faserverbundmaterial entwickeln, das vollständig aus pflanzlichem Material besteht und biologisch abbaubar ist“, erläutert Prof. Dr. Jukka Valkama, Studiengangsleiter Sustainable Science and Technology – Papiertechnologie / Verpackungstechnologie an der DHBW Karlsruhe. „Und das ist uns gelungen.“
Die Forschungsergebnisse eröffneten eine Vielzahl möglicher Anwendungen. Entwickelt wurde unter anderem eine Verpackung für Taschentücher, Trinkkartons, Strohhalme, Besteck und weitere Einwegprodukte.
Vom Forschungserfolg zur Pilotanlage
Ein wichtiger Meilenstein war die Auszeichnung mit dem Innovationspreis NEO2020 der TechnologieRegion Karlsruhe. Das von Valkama, Mitarbeitenden und Studierenden der DHBW Karlsruhe entwickelte Material setzte sich zum Thema Bioökonomie durch. Die Jury würdigte insbesondere das Potenzial von PLAFCO als Ersatz für plastikbasierte Verpackungen und Einwegprodukte.
Der nächste große Schritt folgte 2024
Das Forschungsprojekt „Pilotanlage für PLAFCO“ der DHBW Karlsruhe wurde im Rahmen der DATIpilot-Roadshow „Innovation on Stage“ für eine Förderung ausgewählt. Gemeinsam mit dem Startup Junitec GmbH, die Konstruktion und Bau übernahm, wurde eine Pilotanlage errichtet und getestet. Innerhalb von rund elf Monaten entstand damit ein „Proof of Product“: PLAFCO konnte nicht mehr nur im Labor, sondern auch in einer technischen Anlage hergestellt werden.
Mit Bio-Lam in die nächste Entwicklungsstufe
Mit dem Abschluss des PLAFCO-Projekts im Januar 2026 ist die Entwicklung nicht beendet. Im Invest-BW-Projekt Bio-Lam, das von 2026 bis 2028 läuft, wird der Werkstoff für neue Anwendungen weiterentwickelt. Ziel ist die Herstellung nachhaltiger, biobasierter massiver und stabiler Laminate mit Flächengewichten von 1000 bis 3000 Gramm pro Quadratmeter auf Basis von PLAFCO und umweltverträglichen Bindemitteln. Diese sollen festere Kunststoff- oder Holzprodukte wie etwa Eisstiele, Kaffeerührstäbchen oder dünne Holzplatten in Möbeln ersetzen.
Eine zentrale Forschungsfrage ist dabei das verwendete Bindemittel. Es soll einerseits biologisch abbaubar sein, andererseits aber genügend Festigkeit gewährleisten, damit das fertige Laminat den jeweiligen Anforderungen standhält.
„Die nächste Herausforderung besteht darin, Nachhaltigkeit und Funktionalität gleichzeitig zu erreichen“, erklärt Valkama. „Ein Material kann biologisch abbaubar und dabei zu instabil für eine konkrete Anwendung sein. Oder es ist sehr stabil, erreicht diese Stabilität aber durch Komponenten, die einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft entgegenstehen. Bei Bio-Lam suchen wir nach einer Lösung, die beides zusammenbringt: ein biobasiertes, leistungsfähiges Material und ein Bindemittel, das ebenfalls zu unseren Nachhaltigkeitszielen passt.“
Die Entwicklung von PLAFCO zeigt, wie aus einer Forschungsidee über mehrere Entwicklungsstufen eine konkrete Materialinnovation entstehen kann. Nach Grundlagenforschung, Patent, Auszeichnungen und dem Aufbau einer Pilotanlage steht nun die nächste Herausforderung an: die weitere Skalierung und die Entwicklung neuer Anwendungen. Mit Bio-Lam setzt die DHBW Karlsruhe diesen Weg fort und untersucht, wie sich aus dem zellulosebasierten PLAFCO-Material leistungsfähige und zugleich nachhaltige Laminate herstellen lassen.