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freie Journalistin, Pressebüro Mühlenkamp
Biokunststoffe gelten in der Verpackungstechnik als nachhaltige Alternative zu umweltschädigendem Plastik. Aber: Welche Biokunststoffe gibt es überhaupt, woraus bestehen Sie und wie wird Biokunststoff hergestellt? Hier lesen Sie, was Sie auf jeden Fall zum Thema wissen sollten!
Obwohl Biokunststoffe in der Vergangenheit einige Marktanteile dazu gewonnen haben, liegt der Anteil an den Gesamtkunststoffen immer noch unter 1 %. In 2014 wurde die weltweite Produktionskapazität auf 1,7 Mio. t geschätzt, bis 2019 erwartet Bioplastics Europe eine Vervierfachung auf 7,8 Mio. t. „Der Markt für Biokunststoffe wird trotz der niedrigen Ölpreise mittelfristig um 50 % wachsen“, ist François de Bie, Vorstandsvorsitzender von European Bioplastics, überzeugt. Verpackungen bleiben dabei das führende Anwendungsgebiet für Biokunststoffe mit rund 40 % (1,6 Mio. t) Anteil am gesamten Biokunststoffmarkt im Jahr 2016.
Zu den gängigsten Beispielen für Verpackungen aus Biokunststoffen gehören Verpackungschips, die auf Basis von Stärke hergestellt werden, oder Tragetaschen und Tüten. Neben den flexiblen Verpackungen gibt es inzwischen biologische Alternativen für starre Biokunststoffe, etwa für die Verpackung von Cremes und Lippenstiften. Weiter ist die Getränkeindustrie ein wichtiger Abnehmer für Biokunststoffe.
Im landwirtschaftlichen Bereich sind Bio-Kunststoffverpackungen bereits etabliert. (Bild: Synbra)
Bereits die Definition von Biokunststoffen gestaltet sich schwierig, da der Begriff gesetzlich nicht geschützt ist. Mittlerweile hat sich die Unterscheidung inProdukte, die auf nachwachsenden Rohstoffen basieren, Produkte, die biologisch abbaubar sind und Produkte, die beide Eigenschaften vereinen, etabliert. Zu den am häufigsten verwendeten thermoplastischen Biokunststoffen gehört neben Stärke PLA (Polyactid) und PHB (Polyhydroxybuttersäure).
PLA basiert vorwiegend auf Mais und eignet sich vor allem für kurzlebige Verpackungsfolien oder Tiefziehprodukte (zum Beispiel Getränke- oder Joghurtbecher, Obst-, Gemüse- und Fleischschalen). PHB ist ein aus erneuerbaren Rohstoffen fermentativ herstellbarer Polyester mit Eigenschaften ähnlich denen des petrochemisch erzeugten Kunststoffs Polypropylen. Bio-PET (das häufig für Flaschen eingesetzt wird) ist chemisch identisch mit herkömmlichem PET, basiert allerdings nicht auf einem petrochemischen, sondern auf nachwachsenden Rohstoffen, zum Beispiel Zuckerrohr. Sein großer Vorteil ist, dass die Anlagen für die Herstellung von zum Beispiel Flaschen lediglich justiert werden müssen. Überhaupt verhalten sich Biokunststoffe bei der Verarbeitung ähnlich wie herkömmliche Kunststoffe, sodass der Einsatz von Blasfolienanlagen und Extrudern ebenso möglich ist wie die Thermoverformung und das Tiefziehen.
Dieses Video gewährt einen Einblick in die Herstellung von Biokunststoffen.
Biokunststoffe durchlaufen bei der Verarbeitung (zum Beispiel eine Polymerisation) ähnliche Schritte, wie ihre Kollegen auf Erdölbasis. Ihr Vorteil liegt in der schnelleren biologischen Abbaubarkeit, die zwischen acht und zehn Wochen liegt – je nach Temperaturen und Umgebungsbedingungen. Allerdings, so einige Kritiker: Liegen diese optimalen Bedingungen nicht vor, kann diese Zeit auch erheblich überschritten werden. So benötigt PLA zum Beispiel hohe Temperaturen zum Zerfall, wie sie in industriellen Kompostieranlagen eingesetzt werden. Dagegen können Verpackungen aus thermoplastischer Stärke im Hauskompost entsorgt werden.
Eine Untersuchung des Bundesumweltamtes aus dem Jahr 2012 fällt daher kein eindeutiges Votum, wenn es um die ökologische Bilanz geht, sondern betont die Vielschichtigkeit einer solchen Bewertung. Demnach zeigen Biokunststoffverpackungenin der Ökobilanz häufig bessere Ergebnisse hinsichtlich der Treibhausgasemissionen und des fossilen Ressourcenverbrauchs, sind jedoch gesamtökologisch in aller Regel nicht vorteilhafter als entsprechende Verpackungen aus fossilen Kunststoffen. Im Übrigen ist die biologische Abbaubarkeit kein Alleinstellungsmerkmal der Biokunststoffe. So brachte die BASF mit Ecoflex vor über 25 Jahren den ersten bioabbaubaren und kompostierbaren Kunststoff der BASF auf fossiler Basis heraus, der sich ebenfalls vollständig kompostieren lässt.
Generell werden heute schon fast alle Haushaltsverpackungen verwertet, davon mit 56 % mehr als die Hälfte werkstofflich (vor rund 20 Jahren waren dies nur 3 %). Bei PET-Flaschen sieht die Quote deutlich besser aus, hier werden 98 % werkstofflich aufbereitet und in den Stoffkreislauf zurückgeführt, sodass heute jede Flasche schon zu rund 25 % aus Regranulaten besteht. PET- und Bio-PET-Flaschen können im Übrigen problemlos zusammen recycelt werden.
Dennoch soll für Biokunststoffe das Recycling weiter etabliert werden. Während biobasierte, aber nicht bioabbaubare Kunststoffe wie Bio-PE und Bio-PET mit dem „normalen“ Plastikmüll recycelt werden können, enden grüne Kunststoffe vielfach in der Müllverbrennung oder auf dem Kompost. Effektive Methoden zur Wiederaufbereitung der Materialien sind daher von großem Interesse. Erste Ansätze zur Etablierung eines geschlossenen Materialkreislaufs werden mittlerweile angeboten, für entsprechende Sortier- und Verwertungsanlagen gibt es einige Pilotprojekte.
Große Hoffnungen setzen Hersteller auf PEF (Polyethylenfuranoat), das zu 100 % aus pflanzlichen Rohstoffen (etwa aus nicht verwertbaren Gemüseabfällen) produziert wird und von seinen Eigenschaften vergleichbar mit PET ist. Gegenüber konventionellen Kunststoffen zeichnet er sich durch eine erhöhte Dichtigkeit gegen Kohlendioxid und Sauerstoff aus und sorgt so für eine längere Haltbarkeit der verpackten Produkte. Ein weiterer Vorteil des neuen Materials ist die höhere mechanische Belastbarkeit. Verpackungen können dünnwandiger produziert und so Verpackungsgewicht sowie Verpackungsmaterial reduziert werden. Hersteller ist die Entwicklungsplattform des niederländischen Unternehmens Avantium. Kürzlich kündigte die BASF die Gründung eines Gemeinschaftsunternehmens mit Avantium zur Herstellung und Vermarktung von Furandicarbonsäure (FDCS), einem Ausgangsstoff von PEF, und den Bau einer Referenzanlage mit einer Kapazität von bis zu 50.000 Jahrestonnen am BASF-Verbundstandort Antwerpen in Belgien an. PEF eignet sich für Folienbeutel und Flaschen, aber auch für Verpackungen für Körperpflegeprodukte.
Von 14 Mio. t Verpackungen, die jährlich in Deutschland hergestellt werden, bestehen fast 40 % aus Kunststoff. Rund 1,8 Mio. t hiervon entfallen auf kurzlebige oder nur einmal gebräuchliche Kunststoffverpackungen, wie Folien, Beutel, Tragetaschen, Säcke oder Einwegbesteck und -geschirr. Diese Verpackungen könnten problemlos auch aus Stärkekunststoffen und Polylactiden gefertigt werden.
Sowohl in Deutschland als auch europaweit könnte etwa die Hälfte der 6 Mio. t „Wegwerfverpackungen“ durch Biokunststoffe ersetzt werden. Aufgrund der starken Wettbewerbsstrukturen auf dem Kunststoffmarkt können Biokunststoffe allerdings noch nicht mit dem branchenüblichen Preisniveau mithalten. Dennoch soll sich der positive Wachstumstrend fortsetzen, so die neueste Erhebung von European Bioplastics: Die weltweiten Produktionskapazitäten für Biokunststoffe werden in den kommenden Jahren weiter von rund 4,2 Mio. t im Jahr 2016 auf etwa 6,1 Mio. t bis 2021 ansteigen. Dabei liegt das Argument der Befürworter längst nicht mehr allein auf der schnellen Kompostierbarkeit, vielmehr wird mittlerweile mit der Langlebigkeit und den besseren technischen Eigenschaften geworben.
* Dipl.-Ing. Sabine Mühlenkamp ist Fachjournalistin für Chemie und Technik in 76149 Karlsruhe, Tel. (07 21) 8 30 41 18, info@muehlenkamp.net
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