Authors: Mieczyslaw Scheibe, Magdalena Urbaniak, Andrzej Bledzki Year: 2025 DOI: 10.3390/polym17243295 Source: MDPI Polymers PubMed: PMID 41470970 PMC (Volltext): PMC12736950 Tags: cannabis, non-medical, environmental, industrial-hemp, composites
Weltweit wächst das Problem der Entsorgung glasfaserverstärkter Kunststoffe (GFRP). Allein in der EU waren 2025 rund 6 Millionen Freizeitfahrzeuge (Yachten, Motorboote) aus GFRP registriert – mit einer Lebensdauer von 35–50 Jahren, nach denen sie entsorgt werden müssen. Die globale GFRP-Abfallmenge wird bis Ende 2025 auf 2,58 Millionen Tonnen geschätzt (DMR Report 2023).
Das Problem: Glasfaserverbundstoffe sind extrem schwer zu recyceln. Deponierung (USA), »Anchorage«-Verwahrung (Kanada) oder Verbrennung auf See (Nordische Länder) sind die aktuellen »Lösungen« – keine davon ist umweltverträglich.
Industriehanf (Cannabis sativa L.) als Naturfaser-Alternative bietet hier einen vielversprechenden Ausweg: Hanffasern (HF) sind nachwachsend, CO₂-neutral im Anbau und am Ende des Lebenszyklus nahezu vollständig energetisch verwertbar.
Ziele der Studie:
Fünf verschiedene Umgebungsbedingungen für mechanische Tests:
| Umgebung | Beschreibung |
|---|---|
| (0) | Normalklima (Luft) |
| (1) | Entmineralisiertes Wasser |
| (2) | Süßwasser (Lake Miedwie) |
| (3) | Brackwasser (Ostsee, 7,8‰ Salzgehalt) |
| (4) | Salzwasser (Adriatisches Meer, 38‰ Salzgehalt) |
Der zentrale Wert der Studie: WK = 1,66 (6) – unter der Bedingung vergleichbarer Verstärkungs-Grammatur von HFRP zu GFRP.
Das bedeutet: Hanffaserverbundwerkstoffe erreichen mindestens 60 % der mechanischen Leistungsfähigkeit von Glasfaserverbunden. Durch Anpassung der Faserarchitektur (mehr Lagen, optimierte Webmuster) kann die Lücke weiter geschlossen werden.
| Eigenschaft | GFRP | HFRP | Verhältnis (HFRP/GFRP) |
|---|---|---|---|
| Maximale Zugkraft | Referenz | ~60–65 % | 0,60–0,65 |
| Biegefestigkeit | Referenz | ~55–62 % | 0,55–0,62 |
| Schlagzähigkeit (Luft) | Referenz | ~58–64 % | 0,58–0,64 |
| Schlagzähigkeit (Süßwasser) | Referenz | ~55–60 % | 0,55–0,60 |
| Schlagzähigkeit (Salzwasser 38‰) | Referenz | ~50–58 % | 0,50–0,58 |
Umwelteinfluss: Die Schlagzähigkeit beider Materialien nahm mit steigendem Salzgehalt ab – der relative Abstand blieb jedoch weitgehend stabil.
Fazit: Hanffaserverbunde sind am Ende ihres Lebenszyklus vollständig thermisch verwertbar – Glasfaserverbunde nicht.
Die Rasterelektronenmikroskopie zeigte grundlegend unterschiedliche Bruchmechanismen:
Das duktilere Bruchverhalten von HFRP ist sicherheitstechnisch vorteilhaft (Vorwarnzeit vor Versagen).
Das EU-Kreislaufwirtschaftspaket (2015), die EU-Kunststoffstrategie (2018) und das H2020-Rahmenprogramm fordern die Ablösung nicht-recycelbarer Materialien. Hanffaserverbundstoffe adressieren diese Anforderungen direkt:
Die Studie fokussiert auf den Boots- und Schiffsbau – eine Industrie mit Millionen von Einheiten allein in der EU. Hanffaserverbunde könnten hier perspektivisch einen signifikanten Anteil der Glasfasern ersetzen, insbesondere bei:
Stärken:
Limitationen:
Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0 | Quelle: Polymers (MDPI), 2025 – Open Access