Eine Herde von 800 afrikanischen Elefanten wiegt zusammen etwa 4000 Tonnen. Genauso schwer ist die Menge an Plastik-Müll, die Deutsche jährlich durch Kaffeekapseln produzieren. Und das ist nur ein Bruchteil des Plastikmülls, den Menschen aufgrund des großen Kunststoffverbrauchs auf der Erde hinterlassen. Allein in Deutschland werden jedes Jahr 19,5 Millionen Tonnen Plastik produziert. Weltweit sind es 288 Millionen.
Doch so groß das Geschrei über die wachsenden Plastik-Müllberge und verschmutzte Meere ist - komplett verzichten möchte niemand auf den Einsatz des Materials. Kaum ein Produkt lässt sich so schnell, flexibel und vor allem kostengünstig einsetzen.
Länger haltbar
Die Vorteile sind immens. So halten sich eingeschweißte Gurken zwei Wochen länger im Supermarktlager oder im heimischen Kühlschrank als das unverpackte Gemüse. Auch die Bekleidungs- und Automobilindustrie ist ohne Kunststoff nicht mehr denkbar.
Schneller schlau: Bio-Kunststoff
Der Begriff Biokunststoffe ist mehrdeutig und es muss differenziert werden hinsichtlich Rohstoffbasis und Funktionalität.
Diese Art des Kunstoffs ist abbaubar; also biologisch abbaubar, kompostierbar und wird aus nachwachsenden oder aus fossilen Rostoffen produziert. Es kann sich auch um Blends (Mischungen) handeln.
Kunststoffe dieser Art werden ganz oder teilweise aus Biomasse produziert, etwa aus Zuckerrohr. Biobasierte Kunststoffe können biologisch abbaubar sein, sind es aber oftmals nicht.
Quelle: Umweltbundesamt, Stand: August 2023
Großer Nachteil ist jedoch, dass sich die Polymere des Materials nur langsam abbauen. Je nach Beschaffenheit dauert es 350 bis 500 Jahre, ehe Kunststoff zu Humus geworden ist. Um die Umwelt und vor allem Ressourcen zu schonen, arbeiten immer mehr Wissenschaftler, Unternehmen und sogar kleine Start-ups an der Entwicklung von Bioplastik.
Der Unterschied: Herkömmliche Kunststoffe bestehen vor allem aus Erdöl. Bioplastik setzt sich aus Polymeren zusammen. Diese werden aus natürlichen Rohstoffen wie Mais, Zuckerrohr, Holz, Ölen oder Fetten hergestellt.
Banane aus Plastik
Der Schülerin Elif Bilgrin ist es im Zuge eines amerikanischen Wissenschaftswettbewerbs im Sommer 2013 sogar gelungen, aus einer Banane Plastik herzustellen. Der Fantasie und vor allem den Möglichkeiten, aus Abfall Kunststoffe herzustellen, sind also keine Grenzen gesetzt.
„Biokunststoffe kommen vor allem in der Verpackungsindustrie und Automobilbranche zum Einsatz“, sagt Michael Herrmann, Sprecher beim Verband Plastics Europe in Frankfurt. Plastik aus nachwachsenden Rohstoffen gibt es zum Beispiel in Bioabfalltüten oder in der sogenannten Plant Bottle von Coca Cola. Die PET-Flasche besteht zu 18 Prozent aus Material auf Pflanzenbasis. Auch die Flaschen des Vio-Tafelwasser bestehen aus einem Mischmaterial.
Bioabbaubare versus biobasierte Kunststoffe
PCL (Polycaprolacton) ist ein biologisch abbaubarer Kunststoff, der auf Basis von Erdöl hergestellt wird. Er kommt vor allem in der Verpackungstechnik und in der Medizintechnik zum Einsatz. Ganz ähnliche Eigenschaften weisen PBAT (Polybutylenadipat-terephthalat), PBS (Polybutylensuccina), PGA (Polyglycolid) und andere auf.
Allgemeine Kunststoffe, die nicht kompostierbar sind: PE (Polyethylen), PP (Polypropylen), PVC (Polyvinylchlorid), PS (Polystyrol), PET (Polyethylenterephthalat) und andere.
Dabei handelt es sich um Stärke-Blends, die sich aus unterschiedlicher Biomasse zusammensetzen können. Bekannte Materialien sind Cellophan, PLA (Polylactide), Chitin und andere.
Die meisten Cellulose-Derivate wie Zucker (PE+PVC) oder Rizinusöl (PU +PA) bestehen zwar aus Biomasse. Ihre Polymere sind dennoch nicht biologisch abbaubar. Sie kommen in Filmbindern, Klebstoffen oder Wasch- und Reinigungsmitteln vor.
Sogar in Autos wird Bioplastik verbaut. Ein berühmtes Beispiel ist das „Concept Car“ von Fanta-Vier-Sänger Smudo. Der Rennsportfan und bekennende Öko hat sich ein Auto bauen lassen, dessen Scheinwerfer und Außenteile aus sogenannten thermoplastischen Biowerkstoffen bestehen. Das Material lässt sich nach der Aushärtung wieder erwärmen und neu verformen und wird so recycelbar. Außerdem wurden für großflächige Karosserieteile Naturfaserverbunde eingesetzt.
In der Automobilbranche ist der Trend hin zu Biokunststoffen alles andere als neu. Bereits 1915 verbaute Henry Ford an seinem T-Modell eine Starterbox aus Weizengluten, die mit Asbestfasern verstärkt wurde. Im Anschluss entwickelte er Prototypen aus Hanffasern und Sojamehl. Das Material war so stabil, dass Ford den Kofferraumdeckel nicht einmal mit einer Axt zertrümmern konnte. Im heutigen Ford Mustang kommen immerhin noch in geringen Mengen Biokunststoffe zum Einsatz.
Bioplastik verrottet nicht immer
Doch so löblich all diese Beispiele sind, wirklich abbaubar ist das verbaute Bioplastik in den oben genannten Beispielen nicht. Der Traum von der verrottenden PET-Falsche steht noch ganz am Anfang. Schon der Begriff Biokunststoff macht Probleme, beschreibt der Sammelbegriff doch zwei ganz unterschiedliche Konzepte: Zum einen die Möglichkeit, den Kunststoff zu kompostieren - und zum anderen das Ausgangsmaterial, aus dem der Biokunststoff hergestellt wurde. „Kunststoffe auf Biomasse-Basis sind nicht zwangsläufig abbaubar, und biologisch abbaubare Kunststoffe müssen nicht auf Biomasse basieren“, erklärt Herrmann. Beide Konzepte existieren nebeneinander.
Gernot Jäger, Innovationsmanager bei Bayer Material Science, beschreibt es so: „Ob ein Material biologisch abbaubar ist, hängt ganz von dem Kunststoff ab. Nur weil etwas biobasiert ist, ist es noch lange nicht biologisch abbaubar.“ Denn nur wenn die Polymere in einem Biokunststoff so angelegt sind, dass sie auch verrotten können sollen, werden sie auch unter bestimmten Bedingungen (zum Beispiel Grad der Feuchtigkeit) kompostiert. Und selbst dann, dauert der Prozess sehr lange.
Laut Industrienorm 13432 darf eine Biotüte binnen drei Monaten in einer industriellen Kompostierung höchstens noch zu zehn Prozent vorhanden sein. Anderer Biomüll wird aufgrund des technischen Fortschritts hingegen schon binnen drei bis vier Wochen vom Abfall zu Humus. Entsprechend skeptisch zeigt sich die Entsorgungswirtschaft, wenn es um die Annahme von Bioplastik geht. Nur wenn geringe Anteile von Biokunststoff verwendet werden, nehmen Entsorger das Material auch an – dann allerdings als herkömmlichen Restmüll. Das ist auch der Grund, warum Coca Cola nur 18 Prozent des Materials in ihren Plant Bottles verwendet. Somit kann die Flasche noch normal entsorgt werden.
Biotüte aus Österreich
Neben den großen Unternehmen stürzen sich auch kleine Unternehmen auf das Thema, wie das österreichische Start-up NaKu. In der kleinen Fabrik in der Wiener Neustadt landet alles Mögliche an Biomasse für die Plastikproduktion in den großen Kesseln. „Wir experimentieren mit verschiedenen nachwachsenden Rohstoffen. Aktuell wird zum Beispiel probiert, aus Sonnenblumenschalen Kunststoff herzustellen“, sagt NaKu-Sprecherin Melanie Erd.
Vor allem aber verwendet das Unternehmen von Johann und Ute Zimmermann einen gentechnikfreien Mais aus Europa als Granulat. Es ist der Hauptbestandteil des Bioplastiks, den die acht NaKu-Mitarbeiter seit 2007 herstellen und selbst vertreiben. Daraus sind in einem ersten Schritt Säcke für Bäckereien entstanden, die biologisch abbaubar sind.
„Wir sind die ganz Grünen“, sagt NaKu-Sprecherin Melanie Erd. „Unser Material besteht nicht nur aus biobasiertem Material, es ist auch biologisch abbaubar.“ Damit setzt das Start-up voll auf die Idee von der kompostierbaren Plastiktüte. Zudem haben wissenschaftliche Untersuchungen der Universität für Bodenkultur in Wien gezeigt, dass Obst und Gemüse in den Tüten sogar länger haltbar war als in den herkömmlichen Plastikbeuteln. Brot blieb etwa doppelt so lange frisch, Salat soll sich gar um ein vielfaches gehalten haben.
Doch das hat seinen Preis. „Unsere NaKu-Sackerl sind bis zu viermal so teuer wie die aus Erdöl“, sagt Melanie Erd. Entsprechend sei es nicht ganz einfach den Markt zu erobern. „Die Endkunden erreicht man eigentlich nur über Zwischenhändler. Und die sind ob des höheren Preises oft noch skeptisch“, sagt Erd.
Junger Markt mit Potenzial
Der Preis schreckt tatsächlich viele ab. 2012 standen den 288 Millionen Tonnen produziertem Plastik weltweit lediglich 1,4 Millionen Tonnen Biokunststoffe aus nachwachsenden Materialien gegenüber. Doch das wird sich ändern. „Bis 2020 soll der Biokunststoffmarkt um jährlich etwa 20 Prozent wachsen“, sagt Platics Europe-Sprecher Michael Herrmann. Dafür müsse allerdings erst einmal der Preis sinken, glaubt er.
„Biobasierte Kunststoffe aus biobasierten Grundchemikalien haben ein sehr großes Potential, in den kommenden Jahren dem Wettbewerb stand zu halten“, schätzt Innovationsmanager bei Bayer Material Science, Gernot Jäger, die Situation ein. „Einige biobasierte Grundchemikalien gibt es schon am Markt. Ich bin überzeugt, dass in den kommenden Jahren weitere dazu kommen werden.“ Sicher macht ihn der Blick auf die Größenverhältnisse. „Die petrobasierten Grundchemikalien, die zum Beispiel heute schon in die PET-Flasche gehen, werden in riesigen Mengen hergestellt. Die biobasierten Grundchemikalien und Kunststoffe werden dagegen noch in relativ kleinen Anlagen hergestellt." Wächst die Nachfrage erst einmal, wird Biokunststoff auch günstiger – so die Überlegung.
Aktuell gibt es weder in Europa noch den USA ein Mandat, dass die Unternehmen dazu zwingen könnte, ihre Polymere mit einem höheren Bioanteil zu versehen. Warum sollten die Kunden dann trotzdem auf eine teurere Variante zurückgreifen?
„Wenn wir alle in zehn, zwanzig, dreißig Jahren noch wettbewerbsfähig sein wollen, müssen wir nachhaltiger werden“, kontert Jäger. Außerdem sei die hundertprozentige Abhängigkeit vom Erdölpreis heutzutage nicht mehr wünschenswert. Es sei wichtig sich vom stark steigenden Erdölpreis unabhängig zu machen, sagen Experten.
Zwar hat sich der Markt in den USA aufgrund der neuen Frackingmethode zur Bergung von Schiefergas ein wenig erholt, doch die Preise lagen auch im ersten Quartal 2014 mit 106 Dollar je Barrel auf dem hohen Preisniveau des Vorjahres. Der Ukraine-Konflikt mit Russland hat für weitere Verunsicherungen gesorgt. Und auch die aktuellen politischen Unruhen im Irak werden den Ölpreis wieder nach oben drücken. Je nach Erdölpreis könne ein biobasiertes Polymer einen Kunststoff inzwischen sogar schon wieder günstiger machen, als die fossile Variante, glaubt Gernot Jäger.
