Was sind Biokunststoffe?

Der Begriff „Biokunststoff“ wird unterschiedlich verwendet: einerseits für biologisch abbaubare Kunststoffe, andrerseits für Kunststoffe aus nachwachsenden biologischen Grundstoffen (biobasierte Kunststoffe). Letztere können biologisch abbaubar sein oder auch nicht.

Pflanzliches Material als Rohstoff für Bio-basierte Kunststoffe

Pflanzliche Polymere wie Stärke oder Cellulose eignen sich als Grundstoff für Kunststoffe aus nachwachsenden Ressourcen. Bild: CanStockPhoto

„Biologisch abbaubar“ nennt man Kunststoffe, die durch natürliche Zersetzungsprozesse abgebaut werden können. Sie werden zum Beispiel für kompostierbare Abfallsäcke verwendet oder für Abdeckfolien in der Landwirtschaft. In industriellen Anlagen für die Verwertung von Grüngut können sie problemlos kompostiert oder vergärt werden – auf dem Komposthaufen im eigenen Garten reichen die Temperaturen dazu aber normalerweise nicht aus. Für solche biologisch abbaubaren Kunststoffe verwendet man oft pflanzliches Material als Ausgangsstoff. Umgekehrt gilt dies jedoch nicht: Nicht jeder aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellte Kunststoff ist auch biologisch abbaubar (bei kunststoff.swiss findest du dazu eine Grafik).

Erdölprodukte: seit dem 20. Jahrhundert weit verbreitet

Die ersten überhaupt von Menschen hergestellten Kunststoffe waren biobasierte Kunststoffe. Dazu gehörte beispielsweise das im 19. Jahrhundert entwickelte Celluloid auf Basis von Zellulose. Galalith war ein zeitweilig sehr gebräuchlicher, halb-synthetischer Kunststoff auf der Basis von Casein (Milchprotein). Im Lauf des 20. Jahrhundert wurden diese frühen Kunststoffe jedoch von zahlreichen Erdölprodukten verdrängt, die billig produziert werden können und heute noch in allen Lebensbereichen in Gebrauch sind. Erst gegen Ende des 20. Jahrhunderts begann man wieder an Werkstoffen aus nachwachsenden Ressourcen zu forschen.

Stärke und Zellulose als Rohstoff

Mehrere grosse Lebensmittelunternehmen setzen heute Verpackungen, zum Beispiel Jogurtbecher, aus so genanntem Biokunststoff ein. Mit einem Marktanteil von rund 80 Prozent ist die thermoplastische Stärke der gebräuchlichste Biokunststoff. Thermoplastisch bedeutet, dass sich der Kunststoff in einem bestimmten Temperaturbereich formen lässt. Der Rohstoff Stärke wird heute vor allem aus Mais, Weizen, Kartoffeln oder Tapioka gewonnen. Auch Zellulose aus Holz und Pflanzenabfällen, das häufigste natürliche Polymer überhaupt, dient als Ausgangsstoff für verschiedene neuartige Kunststoffe.

Zu den heutigen biobasierten Kunststoffen zählen auch Polylactid (PLA) und Polyhydroxyfettsäuren (PHF). PLA entsteht, indem man aus Milchsäure grosse, langkettige Polymere synthetisiert. Die dafür benötigte Milchsäure wird durch Fermentation von Zucker und Stärke gewonnen. Rohstoffe dafür sind meist Nahrungsmittelpflanzen wie Mais oder Weizen. Ähnlich bei PHF: Bakterien oder Pilze produzieren aus Stärke thermoplastische Polyester, dies in mehreren Schritten und über biochemische Reaktionen.

Bald Jogurtbecher aus Pflanzenabfällen?

Viele Firmen erhoffen sich durch den Einsatz von Biokunststoffen, die negativen Umweltauswirkungen von Verpackungen reduzieren zu können. Wenn biobasierte Kunststoffe entsorgt und verbrannt werden, setzt dies nur so viel CO2 frei, wie die Rohstoff-Pflanzen beim Nachwachsen auch wieder aus der Atmosphäre aufnehmen können. Das ist ein Vorteil gegenüber herkömmlichem Plastik aus Erdölprodukten. Die Gesamt-Ökobilanz von Biokunststoffen ist jedoch noch nicht immer positiv. Denn die Pflanzen, die als Rohstoff für den Biokunststoff eingesetzt werden, müssen bewässert, gedüngt und mit Pestiziden behandelt werden. All das wirkt sich auf die Luft-, Wasser- und Bodenbelastung negativ aus. Ausserdem stehen die eingesetzten Rohstoffe wie Mais oder Weizen nicht mehr als Nahrungsmittel zur Verfügung.

Abhilfe könnten Biokunststoffe der dritten Generation schaffen. Darunter versteht man Kunststoffe auf der Basis von natürlichen Stoffen, die gegenwärtig keine Verwendung finden, zum Beispiel aus Grünabfällen. Auch Algenkulturen, die einfach zu züchten sind und schnell wachsen, kommen als Rohstoff in Frage. Der Markt für solche biobasierten Kunststoffe wächst, und auch bei herkömmlichen Kunststoffen beginnen einige Hersteller bereits, einen Teil der erdölbasierten Rohstoffe durch solche aus nachwachsenden Materialien zu ersetzen.

Quellen: Technoscope 2/12: Verpackungen; KUNSTSTOFF.swiss

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