Wieso brauchen wir mehr Bioplastik?

Kunststoffe sind aus unserem Leben nicht mehr wegzudenken. Der Tag beginnt und endet in der Regel mit der Zahnbürste, die typischerweise vollständig aus Kunststoff besteht. Alternative Materialien wie Holz oder Metall sind für dieses Utensil kaum vorstellbar. Kunststoffe übernehmen vielfältige wichtige Aufgaben z. B. als Verpackung beim Schutz von Lebensmitteln oder Medikamenten, als Dämmmaterialien beim Hausbau, als Schutzschicht vor Rostfraß an diversen Oberflächen oder als Funktionstextilien.

Nachteile von herkömmlichen erdölbasierten Kunststoffen

Dennoch dürfen die Nachteile und die von Kunststoffen ausgehenden Gefahren nicht übersehen werden. Die einerseits vorteilhafte Langlebigkeit von Kunststoffen verkehrt sich ins Gegenteil, wenn sie als Abfall in die Umwelt gelangen. Dort werden sie nur extrem langsam abgebaut und bleiben über Jahrhunderte als Müll erhalten.

Dieses Problem scheint sich vor allem in den Ozeanen immer mehr zu akkumulieren. In jüngerer Zeit sind zunehmend Berichte über Kunststoffmüll zu finden, der sich in den Weltmeeren sammelt und dort zu einer Bedrohung des Ökosystems wird. Neben unüberschaubaren Flächen von auf der Oberfläche treibendem Kunststoffmüll wurde sogar in der arktischen Tiefsee in 2500 m Tiefe Plastikmüll gefunden [1]. Allein schon die Menge des an der Oberfläche treibenden Abfalls lässt sich kaum abschätzen. Das Umweltbundesamt geht laut einer Presseinformation von über 100 Millionen Tonnen Müll aus, dreiviertel davon sind Plastikmüll [2]. Dieser Abfall sammelt sich zu riesigen Wirbeln. Durch die UV-Strahlung der Sonne, durch Wind und Wellen sowie durch die Reibung der Teile untereinander werden diese zu immer kleineren Partikeln abgebaut [3]. Ab einem Durchmesser von 5 mm spricht man dann von Mikroplastik.

Aber nicht nur durch mechanische Zersetzung größerer Plastikteile sammelt sich Mikroplastik im Meer. Auch unserer Zahnpasta oder Waschmitteln werden mikroskopisch kleine Plastikpartikel zugesetzt, um die Reinigungswirkung zu verbessern, oder in Kosmetika, um z. B. die Deckkraft zu verstärken [4]. Im Meer wirken dann diese Kleinst- bis Mikroteilchen als Schwamm für Umweltgifte wie PCB (Polychlorierte Biphenyle; bis in die 1980er Jahre u. a. in Kondensatoren oder als Weichmacher in Kunststoffen eingesetzt.) und PAK (Polycyclische aromatische Kohlenwasserstoffe), indem sie diese an ihrer Oberfläche adsorbieren [5]. Meeresorganismen nehmen das Mikroplastik mit den Giftstoffen auf, welche auf diesem Weg in der Nahrungskette landen.

Darüber hinaus sind neben den Umwelt- und Gesundheitsrisiken mit petrochemischen Kunststoffen immer noch einige nicht gelöste Funktionalitätsmängel verbunden. Sind z. B. zum Schutz von Lebensmitteln verschiedene Barrierewirkungen bei deren Verpackungen erforderlich, dann können diese häufig nur durch Verbundsysteme aus unterschiedlichen Kunststoffarten erreicht werden. Das führt jedoch zu einer begrenzten Recyclingfähigkeit, letztlich zu einem „Downcycling“, da sich diese, mit hohem Aufwand hergestellten, Materialien nach Gebrauch nicht mehr trennen lassen.

Bioplastik - Aus der Nische in den Massenmarkt!

Obige Beispiele belegen, wie wichtig es wäre, petrochemische Kunststoffprodukte möglichst schnell und in großem Umfang durch umweltfreundlichere Alternativen zu ersetzen, die die positiven Gebrauchseigenschaften der Kunststoffmaterialien im täglichen Einsatz zwar weiter gewährleisten, die aber andererseits nicht zu den negativen Umweltauswirkungen führen und weniger Gefährdungspotential für die Gesundheit beherbergen. Wegen nahezu gleichartiger Eigenschaften, ähnlicher Materialbeschaffenheit und Verarbeitungsprozesse bieten sich "Bio-Kunststoffe" dafür an. Zudem sind für bestimmte Biopolymere Eigenschaften zu erwarten (z. B. Barrierewirkungen), die in dieser Kombination bisher von petrochemischen Kunststoffen nicht erfüllt werden konnten.

Zu den bekannten, technisch nutzbaren, biobasierten Polymeren zählen Polylactide (PLA), Polybutyl-succinat (PBS) und Polysaccharide wie Stärke, vor allem aber Polyhydroxyalkanoate (PHA), deren anwendungstechnisches Potential bei weitem nicht ausgeschöpft ist. Mit diesen Polymeren könnte bereits ein breites Spektrum vorhandener Kunststoffe abgedeckt werden. Beispielsweise können für PHAs auch Eigenschaften, wie die angedeuteten Barrierewirkungen, erwartet werden, die mit konventionellen Kunststoffen bisher nicht erreicht wurden.

Da Bioplastik bisher nur Nischenmärkte durchdringt, können sich die positiven Umwelt- und Gesundheitseffekte nicht genügend stark auswirken. Die Arbeiten des Kooperationsnetzwerkes "Bioplastik" sollen deshalb dazu führen, dass Materialien aus Bioplastik im Massenmarkt ankommen. 

Hintergrund: biobasiert und bioabbaubar

Unter dem Begriff "Bio-Kunststoffe" werden häufig Substanzen zusammengefasst, deren Herkunft und Eigenschaften extrem unterschiedlich sein können: Zunächst muss unterschieden werden zwischen biobasiert und bioabbaubar. Die biobasierten Materialien können dann bioabbaubar oder nicht-bioabbaubar sein. Demgegenüber müssen die bioabbaubaren "Kunststoffe" nicht unbedingt biobasiert, sondern können auch erdölbasiert sein.

Der Begriff 'Biokunststoffe' wird sehr heterogen verwendet und umfasst einerseits Kunststoffe, die aus biogenen Rohstoffen hergestellt wurden und entweder biologisch abbbaubar sein können oder auch nicht (untere Hälfte), als auch rein erdölbasierte Kunststoffe, welche biologisch abbaubar sind (oben rechts). Ausgeschlossen von diesem Begriff sind lediglich erdölbasierte Kunststoffe, welche auch nicht biologisch abbaubar sind (oben links). Das Kooperationsnetzwerk 'Bioplastik' fokussiert sich auf biobasierte, bioabbaubare 'Kunststoffe' (grün).
Der Begriff 'Biokunststoffe' wird sehr heterogen verwendet und umfasst einerseits Kunststoffe, die aus biogenen Rohstoffen hergestellt wurden und entweder biologisch abbbaubar sein können oder auch nicht (untere Hälfte), als auch rein erdölbasierte Kunststoffe, welche biologisch abbaubar sind (oben rechts). Ausgeschlossen von diesem Begriff sind lediglich erdölbasierte Kunststoffe, welche auch nicht biologisch abbaubar sind (oben links). Das Kooperationsnetzwerk 'Bioplastik' fokussiert sich auf biobasierte, bioabbaubare 'Kunststoffe' (grün).


Quellennachweis:

[1] Kurlemann, R. (2013): Müllhalde Arktis. Plastikmüll sinkt bis in die Tiefsee. RP-online. www.rp-online.de/wissen/leben/plastikmuell-sinkt-bis-in-die-tiefsee-1.3332813
[2] Umweltbundesamt, Presseinformation Nr. 17/2013: Tonnenweise Abfall an falscher Stelle. http://www.umweltbundesamt.de/presse/presseinformationen/tonnenweise-abfall-an-falscher-stelle
[3] Der Tagesspiegel (2013): „Gigantische Plastikwirbel. Überreste von Kunststoffen kreisen in den Weltmeeren. Meerestiere halten sie für Nahrung und verenden erbärmlich. www.tagesspiegel.de/politik/gigantische-plastikwirbel-ueberreste-von-kunststoffen-kreisen-in-den-weltmeeren-meerestiere-halten-sie-fuer-nahrung-und-verenden-erbaermlich/7759982.html
[4] Umweltbundesamt (2013): „Meeresmüll” http://www.umweltbundesamt.de/wasser/themen/meere/meeresmuell.htm
[5] Deutschlandfunk (2013): „Plastikmüll als Giftsammler.“ http://www.dradio.de/dlf/sendungen/forschak/2014889/