Die Universität Bayreuth ist Teil des europäischen Horizon-Forschungsprojekts AIM-PACE, das neuartige, nachhaltige Kunststoffe für Verpackungen und Elektronik entwickelt. Ziel des Projekts ist es, fossile Kunststoffe durch biobasierte Alternativen zu ersetzen und gleichzeitig eine vollständige Kreislauffähigkeit der Materialien zu ermöglichen. Das von der EU bereitgestellte Gesamtprojektvolumen beträgt rund 6,9 Millionen Euro, davon entfallen rund 1 Million Euro auf die Universität Bayreuth.

Im Zentrum von AIM-PACE steht die Entwicklung von Polyhydroxylalkanoaten (PHAs). Dabei handelt es sich um biobasierte Kunststoffe, die mithilfe von Mikroorganismen hergestellt werden. Durch die Kombination von Künstlicher Intelligenz, mikrobieller Technologie, Computermodellierung und Polymerwissenschaften sollen bestehende PHAs zu Materialien mit neuartigen Eigenschaftskombinationen weiterentwickelt werden. Dazu zählen verbesserte Zähigkeit, Verarbeitbarkeit, Barriere- und elektrische Eigenschaften.

Die neuen Materialien sollen insbesondere zwei Herausforderungen adressieren: den Ersatz von mehrschichtigen, fossilbasierten Verpackungen sowie die Reduktion von hochadditivierten (mit vielen Zusatzstoffen versetzten) Kunststoffen in tragbarer Elektronik. Dadurch sollen Kunststoff- und Elektronikabfälle bereits an der Quelle verringert werden. Die Bayreuther Forschenden rund um Prof. Dr. Christopher Künneth, Computational Materials Science der Universität Bayreuth, übernehmen im Projekt zentrale Aufgaben in der Entwicklung und dem Training einer KI-Plattform, der Materialmodellierung sowie der Datensammlung und -kuratierung.

Neben der Entwicklung der neuartigen PHAs verfolgt AIM-PACE eine konsequente Ausrichtung auf Kreislaufwirtschaft. Bereits im Designprozess werden Strategien wie Materialreduktion, Wiederverwendung, Recycling, Kompostierbarkeit und biologischer Abbau integriert. Alle entwickelten Materialien sollen nach mehreren Recyclingzyklen mindestens 80 % ihrer Leistungsfähigkeit behalten und unter industriellen Kompostierungsbedingungen innerhalb von sechs Monaten zu mindestens 90 % biologisch abbaubar sein. Zugleich verfolgt das Projekt Nachhaltigkeitsziele entlang der gesamten Wertschöpfungskette: Mindestens 80 % der Rohstoffe stammen aus landwirtschaftlichen Reststoffen und industriellen Nebenströmen. Darüber hinaus sollen die Treibhausgasemissionen über den gesamten Lebenszyklus um 30 - 50 % reduziert sowie der Energie- und Wasserverbrauch gesenkt werden.

Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der engen Einbindung von Stakeholdern entlang der Wertschöpfungskette, darunter Industrie, Recyclingwirtschaft, Abfallmanagement und politische Akteure. Ziel ist es, regulatorische Anforderungen frühzeitig zu berücksichtigen und den Markteintritt zu beschleunigen. Die strategische Bedeutung von AIM-PACE wurde bereits im Auswahlprozess gewürdigt: In einem kompetitiven Evaluationsverfahren durch ein internationales Expertenpanel wurde das Projekt mit dem STEP-Seal ausgezeichnet. Damit wird AIM-PACE offiziell als qualitativ hochwertiges Vorhaben anerkannt, das maßgeblich zu den technologischen Zielen der „Strategic Technologies for Europe Platform“ (STEP) beiträgt.

„Mit AIM-PACE verbinden wir KI und Materialwissenschaft, um Kunststoffe von Grund auf biobasiert zu konzipieren. Damit wollen wir leistungsfähige Materialien entwickeln, die nicht nur fossile Alternativen ersetzen, sondern gleichzeitig konsequent auf Kreislauffähigkeit ausgelegt sind“, sagt Künneth.