Novum: Fast 100-prozentig biobasierte Industrietinten

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Links und rechts oben Tinte mit Tannin-Farbextrakt, in der Mitte mit Indigo- und links unten mit Krapp-Extrakt. Die pflanzenbasierten Tinten stehen in ihrer Beständigkeit gegenüber äußeren Einflüssen synthetischen Farben in nichts nach, teilweise sind sie hier sogar überlegen (Foto: prometho/Hoffmann)

Die prometho GmbH und die Friedrich-Schiller-Universität Jena haben industrielle Kennzeichnungstinten mit Farbstoffen aus heimischen Färbepflanzen entwickelt. In Inkjet-Tinten wurden solche Farbextrakte aus Pflanzen bislang in dieser Form noch nicht eingesetzt.

Das Vorhaben wurde vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über den Projektträger Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) gefördert. Die Abschlussberichte stehen auf fnr.de unter den Förderkennzeichen 22035611 und 22002813 zur Verfügung.

Die prometho GmbH stellt unter anderem Tinten für die Kennzeichnung von Lebensmitteln und Lebensmittelverpackungen her, zum Beispiel für den Aufdruck des Mindesthaltbarkeitsdatums oder eines Produktcodes. Konventionelle Tinten in diesem Bereich können Inhaltsstoffe enthalten, die potenzielle Gesundheitsrisiken in der Verarbeitung mitbringen und vom Gesetzgeber zunehmend eingeschränkt werden. Gerade die verwendeten Farbstoffe sind oft umwelt- und gesundheitsgefährdend.

Beim Kennzeichnungsdruck zählen im Gegensatz zum Digitaldruck weniger die Farbqualität als vielmehr ein hoher Kontrast und eine gute Maschinenlesbarkeit. Darum bietet sich im ersten Schritt gerade dieser Bereich für den Ersatz konventioneller durch biobasierte Farbstoffe und Pigmente an. „Denn die hohen Anforderungen an standardisierte Farbqualitäten, wie sie im Digitaldruck gefordert sind, könnten Naturfarben momentan noch nicht erfüllen. Perspektivisch wollen wir aber auch Alternativen für den Digitaldruck entwickeln“, erklärt Projektleiter Jens-Christoph Hoffmann von prometho.

Eine Lücke geschlossen  

Die prometho GmbH vermarktet bereits seit 2010 Tinten, deren Löse- und Bindemittel aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Allerdings war es bislang nicht möglich, auch die farbgebende Komponente biobasiert herzustellen. Diese Lücke konnten die Entwickler nun im Rahmen des vorgestellten Projektes schließen: Es gelang ihnen, fast zu 100 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen bestehende Tinten mit Farbextrakten aus Färbepflanzen zu entwickeln, die sich für den industriellen Kennzeichnungsdruck mit Inkjet-Druckern eignen. Lediglich für eine bessere Lichtechtheit und -beständigkeit verlackten die Forscher die Farbstoffe mit Metallsalzen.

Besonders vielversprechend für den Industriedruck sind die Farben auf Tanninbasis, ihr Aufdruck ist fast schwarz, dokumentenecht und beständig gegenüber Lösemitteln und Reinigern. Die Tanningewinnung aus Abfällen aus der Forstwirtschaft oder Holzverarbeitung schont zudem landwirtschaftliche Flächen. Seit Oktober 2017 vermarktet prometho eine Tinte, deren Farbstoff aus Rindentanninen stammt. Nachgefragt wird sie unter anderem von Herstellern von Biolebensmitteln. Andere der entwickelten Farben eignen sich möglicherweise auch für weitere Anwendungen, etwa als industrielle Stempelfarben.

Färbepflanzen haben im Textilbereich eine zum Teil jahrtausendealte Tradition, die dort genutzten Färberküpen und -beizen eignen sich jedoch nicht für Druckanwendungen. Denn um einen Stoff zu färben, benötigt man zwei Arbeitsschritte: Zunächst muss der zu färbende Stoff beispielsweise mit einer Alaun-Beize vorbehandelt werden, erst dann kann man ihn einfärben. Den Entwicklern von prometho ist es nun gelungen, diese beiden Schritte mit Hilfe der Verlackung in ein direkt druckbares Tintensystem umzusetzen. In Inkjet-Tinten wurden solche Farbextrakte aus Pflanzen so bislang noch nie eingesetzt.

Pilze als Farbstoffquelle untersucht

Absolutes Neuland betraten die Forscher auch mit ihrer Untersuchung von Pilzen als Farbstoffquelle. Potenzieller Vorteil der Pilze: Ihre Trockenmasse enthält bis zu 40 Prozent Farbmittel, während der Farbstoffanteil bei Pflanzen deutlich geringer ist. Zudem lassen sich Pilze auf biogenen Reststoffen züchten und verbrauchen keine landwirtschaftliche Fläche.

Nach Tests mit verschiedenen Spezies kristallisierte sich der Zimtfarbene Weichporling (Hapalopilus rutilans) als besonders vielversprechend heraus. Die darin enthaltene Polyporsäure lässt sich mit vielen Metallsalzen verlacken und ermöglicht ein breites pastellfarbenes Farbspektrum, das bei anderen Pilzen oder Pflanzen so noch nicht beobachtet werden konnte. Zwar sind noch Anstrengungen erforderlich, um daraus eine ausreichend farbstarke Formulierung für Druckanwendungen herzustellen, doch die Entwickler sehen hier Anknüpfungspunkte, etwa im Bereich von Indikatortinten. Zudem gewannen sie im Projekt vielfältige Kenntnisse über die Zucht und Kultivierung von Hapalopilus rutilans.

Quelle: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.