Kunststoff ist ein funktionelles, langlebiges, anpassungsfähiges und vielseitiges Material, und bis jetzt auch billig. In seiner etwas mehr als einhundertjährigen Geschichte seit seiner ersten Synthese im Jahr 1907 durch den belgischen Chemiker Leo Baekeland hat er eine Rolle bei der rasanten sozialen, industriellen und technologischen Entwicklung gespielt, die uns in die Gegenwart geführt hat. Sein rasanter Aufstieg als Werkstoff in dieser Zeit, die als "Zeitalter des Plastiks" bezeichnet wird, hat es jedoch erforderlich gemacht, Strategien für seine Abfallbewirtschaftung zu entwickeln, insbesondere für Einwegplastikgegenstände und -verpackungen.
Die von der Europäischen Kommission mitgeteilten Zahlen bestätigen diese Notwendigkeit. Jedes Jahr erzeugen die Europäer 25 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle, aber weniger als 30% werden für das Recycling gesammelt. 80-85% des Meeresmülls an den europäischen Stränden besteht aus Plastik, und davon sind 50% Einwegplastik (es sei daran erinnert, dass im Pazifik 80.000 Tonnen Plastik schwimmen, die dreimal so groß sind wie Frankreich). Das führt zu massiven Kollateralschäden für so unterschiedliche europäische Sektoren wie Tourismus und Fischerei.
Aus diesem Grund werden in ganz Europa Rechtsvorschriften erlassen, um dieser großen Problematik zu entgegnen. In Spanien gibt es bereits Vorschriften für Einwegplastikartikel, und Anfang nächsten Jahres wird das neue königliche Dekret über Verpackungen und Verpackungsabfälle in Kraft treten, an dem derzeit gearbeitet wird, während die Forschungszentren mit Hochdruck an der Entwicklung von Alternativen zum Ersatz des Materials arbeiten.
"In diesem Sinne bewegt sich die Gesetzgebung schneller als die technische Seite", sagt Luis Gil, Verpackungsspezialist bei AINIA. "Die Gesetze legen eine Pyramide von Prioritäten für die Bewirtschaftung von Verpackungsabfällen fest. An erster Stelle steht die Vermeidung von Abfällen, aber wenn wir sie nicht vermeiden können, müssen wir uns für die Wiederverwendung, das Recycling und schließlich die Verwertung entscheiden. Der Obst- und Gemüsesektor arbeitet seit langem an der Nachhaltigkeit von Verpackungen und geht mit gutem Beispiel voran, wenn es um die Wiederverwendung geht, indem er Kisten aus Holz oder hochdichtem Polyethylen für den Transport und sogar für den Vertrieb von Obst und Gemüse verwendet."
"Nun werden andere Materialien wie Papier und Pappe die Schalen aus Kunststoff ersetzen, und auch Papiertüten können wieder verwendet werden, obwohl auch Biopolymere (kompostierbar) und Biokunststoffe (aus erneuerbaren Quellen hergestellt) ins Spiel kommen werden. AINIA arbeitet auch daran, pflanzliche Nebenprodukte zu nutzen, um diese neuen Materialien zu gewinnen oder zu verbessern."
Luis Gil
Warum nur aus pflanzlichen Nebenprodukten?
"Das Konzept der Bioraffinerie zielt darauf ab, diese Abfälle auf verschiedene Weise zu nutzen, von der Erzeugung von Biogas durch anaerobe Zersetzung des Materials bis hin zur Produktion von Verbindungen für die Herstellung von Verpackungen. Biologisch abbaubare Biopolymere können durch die Einwirkung von Bakterien durch Fermentationsprozesse gewonnen werden. Zellulose, die als eigenständiges Material oder als Füllstoff für andere Materialien verwendet werden kann, kann auch aus den Resten von Reisstroh, Mandelschalen, Obstkernen oder Baumschnittabfällen gewonnen werden", erklärt Luis. "Bei AINIA arbeiten wir an mehreren europäischen Projekten zur Gewinnung von Biopolymeren aus Saft- und Molkeresten."
"Obwohl die meisten Biopolymere aus pflanzlichen Rohstoffen wie Mais oder Zuckerrohr gewonnen werden, müssen wir sicherstellen, dass die zu produzierenden Biopolymere nicht aus konkurrierenden Quellen im Bereich der menschlichen Ernährung stammen, die Versorgungsprobleme verursachen könnten."
"Mais wird zum Beispiel zur Herstellung von PLA, dem Kunststoff für den 3D-Druck, und von Biodiesel verwendet. Mexiko ist ein Land, das in hohem Maße von diesem Getreide abhängig ist, und der vor einiger Zeit verzeichnete Anstieg der Nachfrage aus der Bioraffinerie-Industrie führte zu einem Anstieg der Maispreise, der sich nachteilig auf die Lebensmittelversorgung des Landes auswirkte."
Biokunststoffe, biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit
"Biokunststoffe lassen sich am besten durch ihre Fähigkeit definieren, unter bestimmten Bedingungen durch die enzymatische Aktivität von Mikroorganismen über einen bestimmten Zeitraum hinweg biologisch abgebaut zu werden", erklärt Luis Gil. "Biokunststoffe ähneln in ihren Eigenschaften den aus Erdöl hergestellten Kunststoffen, haben aber eine weniger dichte Molekularstruktur, die es ermöglicht, 90% davon innerhalb von 6 Monaten abzubauen, wie in der Norm UNE-EN-13432 festgelegt. Sie gelten als kompostierbar, wenn sie auch die Bedingungen der biologischen Zersetzung, der Abwesenheit von Schwermetallen und der Kompostqualität erfüllen."
"Biologisch abbaubare Verpackungen haben zum Beispiel eine Marktlücke in der Herstellung von kompostierbaren Beuteln, die zusammen mit organischen Abfällen in der braunen Tonne entsorgt werden können und deren Einführung in Spanien bis 2023 verpflichtend sein wird. Sie können auch für landwirtschaftliche Folien oder Haushaltsprodukte verwendet werden."
Der Umweltvorteil, der sich aus der schnelleren Zersetzung ergibt, steht jedoch der Verwendung als Verpackung für bestimmte Lebensmittel im Wege, "z. B. für solche, die eine sehr starke Sauerstoffbarriere benötigen, oder für solche, die pasteurisiert oder sterilisiert werden müssen", sagt Luis, "weil sie nicht die Eigenschaften der auf dem Markt erhältlichen nicht biologisch abbaubaren Materialien aufweisen."
Bis zu 7-mal teurer als herkömmliche Kunststoffe
Biopolymere haben eine interessante Zukunft vor sich, auch wenn ihre Verwendung derzeit nur für bestimmte Anwendungen empfohlen wird, zum Beispiel für die Herstellung von Verpackungen, Beschichtungsfolien für Papier und Pappe oder landwirtschaftliche Folien sowie für Klammern, Schellen, Saatbeete oder andere Elemente, die in der Landwirtschaft verwendet werden und nach dem Erntezyklus nur schwer zu entsorgen sind.
"Biopolymere haben jedoch einen großen Nachteil. Derzeit ist ihr Preis bis zu siebenmal höher als der von herkömmlichem Kunststoff. Es sollte beachtet werden, dass seit 40 oder 50 Jahren an der Verbesserung der Leistung von Kunststoffen auf Erdölbasis gearbeitet wird und große Fortschritte erzielt wurden, während die Forschung und Entwicklung im Bereich der Biopolymere im Vergleich dazu sehr gering ist und sich derzeit auf sehr spezifische Anwendungen mit verträglichen Lebensmitteln und in Situationen konzentriert, in denen es sinnvoll ist, ein Material zu verwenden, das nicht recycelt werden soll, sondern kompostierbar ist", sagt Luis Gil. "Deshalb ist die Forschungsarbeit von Zentren wie AINIA so wichtig."
Für weitere Informationen:
Luis Gil
Abteilung für Verpackungstechnologie
AINIA
Tel.: +34 610 791 217
lgil@ainia.es
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