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11-01-2022 | Polymerwerkstoffe | Im Fokus | Article

Biokunststoffe müssen sich kritischem Diskurs stellen

Author:
Thomas Siebel
4:30 min reading time

Biokunststoffe verursachen oftmals weniger Treibhausgase als konventionelle Kunststoffe. Ökologisch nachhaltiger sind sie aber nicht per se. Ein transparenter und belastbarer Vergleich ist aus mehreren Gründen schwierig.

Klimaneutral und ressourceneffizient soll die europäische Industrie bis zum Jahr 2045 werden – und möglichst unabhängig von fossilen Rohstoffen. Damit kommt auch der Kunststoffindustrie eine wichtige Rolle zu, deren Erzeugnisse bislang zu schätzungsweise 90 % aus Erdöl oder Erdgas produziert werden. Bis zum Jahr 2045 rechnet die Europäische Kommission mit einer weltweiten Kunststoffproduktion von circa 650 Millionen t, was einer Verdopplung gegenüber dem Stand von 2015 entspräche. Bei unveränderter Produktionsweise würde die Kunststoffindustrie nach Darstellung der Denkfabrik Adelphi bis Mitte des Jahrhunderts für 20 % des globalen Erdölverbrauchs und 15 % der weltweiten CO2-Emissionen verantwortlich sein.

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Biokunststoffe – Hintergründe

Vor dem Hintergrund globaler gesellschaftlicher Herausforderungen, wie dem Klimawandel und der Endlichkeit fossiler Ressourcen, steht die Entwicklung hin zu einer biobasierten Ökonomie seit einigen Jahren im Fokus der Forschung und Politik.

Mit der "Europäischen Strategie für Kunststoffe in der Kreislaufwirtschaft" hat die EU-Kommission den Rahmen für nachhaltigeren Umgang mit Kunststoffen gesetzt. Neben dem Kunststoffrecycling, das massiv ausgeweitet werden soll und auf das ein Großteil der geplanten Maßnahmen entfällt, werden auch Biokunststoffe als möglicher Baustein für eine nachhaltigere Wirtschaft genannt. Biokunststoffe kommen vor allem in der Verpackungstechnik, aber beispielsweise auch in der Bau- oder der Medizintechnik zur Anwendung. Mit weniger als 1 % machen sie heute nur einen Bruchteil der gesamten Kunststoffproduktion aus. In den kommenden Jahren dürfte dieser Markt jedoch stark wachsen – und die EU schränkt vorsorglich ein: Biokunststoffe helfen nur dann weiter, wenn sie erwiesenermaßen nachhaltiger sind als Kunststoffe auf fossiler Basis.

Auch fossile Kunststoffe können bioabbaubar sein

Dass diese Einschränkung nötig ist, bestätigen Hannah Behnsen und Hans-Josef Endres im Kapitel Biokunststoffe – Hintergründe des Buchs Biokunststoffe unter dem Blickwinkel der Nachhaltigkeit und Kommunikation. Nach Ansicht der Forschenden von der Leibniz Universität Hannover leitet die Vorsilbe "bio" in die Irre. In der Regel werde nämlich nur ein kleiner Teil der Biokunststoffe nach biologisch-dynamischen Kriterien produziert.

„Biokunststoffe müssen nicht zwangsweise aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen. Umgekehrt sind nicht alle auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Kunststoffe automatisch biologisch abbaubar.“ Hannah Behnsen und Hans-Josef Endres

Um das zu verstehen, lohnt sich ein Blick auf den Sammelbegriff Biokunststoffe, der sowohl für biobasierte als auch für bioabbaubare Kunststoffe steht sowie für jene, die zugleich biobasiert und bioabbaubar sind.

Wofür der Begriff Biokunststoff steht

Rohstoffquelle für biobasierte Kunststoffe sind Zucker, Stärke oder Pflanzenöle aus beispielsweise Mais oder Zuckerrohr. Aber auch Stoffe tierischen Ursprungs wie zum Beispiel Chitin kommen in Frage. Teilbiobasierte Kunststoffe bestehen jedoch zum Teil auch aus erdölbasierten Kunststoffe. Bislang gibt es noch keine konkreten Vorgaben, wie der biobasierte Anteil seitens der Hersteller ausgezeichnet werden soll.

Biologisch abbaubare Kunststoffe können sowohl aus nachwachsenden als auch aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden. Mithilfe von Mikroorganismen lassen sie sich in CO2 und Wasser zerlegen, allerdings nur unter bestimmten Bedingungen. Beispielsweise in industriellen Prozessen, in denen die Kunststoffe über sechs Monate bei einer Temperatur von 57 °C zu wenigstens 90 % zerfallen. Andere Kunststoffe gelten als theoretisch heim- oder gartenkompostierbar oder bioabbaubar in entweder Boden, Süß- oder Salzwasser. Theoretisch, da für einen 90%igen Abbau auch hier konstante Temperaturen über einen Zeitraum von mehreren Monaten nötig sind, was den natürlichen Umweltbedingungen in den seltensten Fällen entspricht.

Eine weitere Unterscheidung von Biokunststoffe ist die nach sogenannten Drop-in- und Novel-Kunststoffen. Biobasierte Drop-ins verfügen über dieselben chemischen und mechanischen Eigenschaften wie ihre fossilen Pendants und können diese eins zu eins ersetzen. So lässt sich beispielsweise PE problemlos durch Bio-PE ersetzen oder PET durch Bio-PET. Die Eigenschaftsprofile der Novel-Werkstoffe unterscheiden sich hingegen von denen der petrochemischen Kunststoffe. Ein bekannter Novel-Vertreter ist die Polymilchsäure (PLA), die bislang häufig als Verpackungsmaterial für Joghurtbecher oder Fleischschalen zum Einsatz kommt.

Wann ist der Biokunststoff nachhaltiger?

Ob ein Biokunststoff in einer spezifischen Anwendung nun nachhaltiger ist als ein petrochemischer, lässt sich oftmals nicht endgültig feststellen. Dafür nennen die Springer-Autoren Venkateshwaran Venkatachalam, Nico Becker, Sebastian Spierling und Marina Mudersbach im Kapitel Ökologische Nachhaltigkeitskriterien von Biokunststoffen mehrere Gründe:

  1. Biokunststoffe schneiden nicht unbedingt in allen Kategorien einer Ökobilanz besser ab als fossile Kunststoffe. Der Einsatz von Bio-PE anstelle von PE verursacht zwar weniger Treibhausgase und verbraucht weniger nicht-erneuerbare Energie. Allerdings erfordert Bio-PE auch den Anbau und die Verarbeitung nachwachsender Rohstoffe, wodurch der Biokunststoff in den anderen Ökobilanzkategoriern Versauerung, Eutrophierung und Ozonbildung schlechter abschneidet als das fossile Pendant. Ähnlich verhält es sich für Bio-PET und PET.
  2. Nur Drop-in-Biokunststoffe und ihre eigenschaftsgleichen fossilen Pendants lassen sich direkt auf kg-Basis, und damit auf Materialebene, vergleichen. Novel-Kunststoffe hingegen unterscheiden sich in der Regel zu stark von konventionellen Kunststoffen, sodass eine ökologische Bewertung nur auf Produktebene sinnvoll ist.
  3. Daten zu Bio- und konventionellen Kunststoffen sind oft auch deswegen nicht vergleichbar, weil sie nach unterschiedlichen Methodiken erhoben werden. Zudem seien die durch den europäischen Kunststoffverband PlasticsEurope erhobenen Informationen zu konventionellen Kunststoffen oft ungenau und nicht nachvollziehbar.
  4. Bekannte Methoden für die Ökobilanzierung wie die ISO 14040-Normenreihe eignen sich nur bedingt für die Bewertung von biobasierten Materialien, da sie beispielsweise den Produktlebenszyklus von Biomasseanbau bis zum Umgang am Produktlebensende nur ungenügend abbilden.
  5. Ökologische Informationen wurden bislang vor allem für die biobasierten Polymere PLA, PHA und PHB erhoben. Für viele weitere Biokunststoffe fehlen jedoch entsprechende Informationen.

Aufgrund der genannten Punkte und der zugleich wachsenden Bedeutung von Biokunststoffen appellieren die Autoren, die methodischen Instrumente und die Datengrundlage für die Bewertung konsequent zu verbessern.

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