Was ist Bioplastik?

Der eine oder die andere wird im Einzelhandel auf einer Verpackung schon Begrifflichkeiten wie „Bioplastik“, „Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen“, „biobasiert“ oder auch „biologisch abbaubar“ gelesen haben. Das klingt zwar alles gut und nachhaltig, aber eben auch etwas schwammig. Deshalb folgen in den nächsten Abschnitten Erläuterungen, was diese Begriffe bedeuten und wie viel Bioplastik schon jetzt eingesetzt wird.

Biobasiert heißt nicht biologisch abbaubar

Bioplastik oder auch Biokunststoff sind keine geschützten Begriffe und definieren auch nicht nur ein Material. Vielmehr umschließen die beiden Ausdrücke biobasierte Kunststoffe, also solche, die aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, und bioabbaubare Kunststoffe. Diese beiden Eigenschaften können in verschiedenen Materialien in jeglicher Kombination gegeben sein. Es gibt bioabbaubare Kunststoffe, die aus fossilen Rohstoffen produziert werden, aber genauso auch biobasierte Kunststoffe, die nicht biologisch abbaubar sind. Die biologische Abbaubarkeit hängt von der Umgebung ab, also von Faktoren wie der Temperatur und der Feuchtigkeit.

Das Bio in Bioplastik oder auch in biobasiert hat nichts mit ökologischer Landwirtschaft zu tun, vielmehr soll es darauf hindeuten, dass es sich um nachwachsende Rohstoffe handelt. Die biobasierten Kunststoffe können in zwei Gruppen eingeteilt werden. In der ersten Gruppe sind Stoffe, deren chemische Struktur bis vor wenigen Jahren im Zusammenhang mit Kunststoffen eher unbekannt war. Dazu gehört beispielsweise Polymilchsäure (PLA), die durch das Fermentieren und anschließende Polymerisieren von Zucker hergestellt wird. In der zweiten Gruppe sind Kunststoffe mit der gleichen chemischen Struktur wie bekannte Kunststoffe, beispielsweise PET, die aber nicht petrochemisch hergestellt werden. Das wird dann in der Nomenklatur durch den Zusatz „Bio“, also in diesem Fall Bio-PET angegeben.

Bioplastik wird aus Rohstoffen wie Weizen, Mais oder Holz hergestellt. Grundlage für die Kunststoffe können unter anderem Zucker, Stärke, Cellulose oder Öle sein. Hier haben wir Ihnen einen Artikel zu Kunststoffen aus den Schalen von Sonnenblumenkernen verlinkt.

Biologisch abbaubar oder kompostierbar?

Nachdem geklärt ist, was biobasiert heißt, widmen wir uns der Frage, was biologisch abbaubar bedeutet. Es heißt, dass ein Material sich durch biologische Prozesse – meistens Mikroorganismen oder Enzyme – in die Moleküle CO₂ und H₂O zersetzen lässt. Der zeitliche Rahmen dafür ist nicht definiert. Beim Attribut kompostierbar hingegen schon, nämlich in der DIN13432.

Das ist das nächste Fass – oder Biotonne –, das dieser Artikel aufmacht. Wie oben schon erwähnt, ist der Unterschied zwischen kompostierbar und biologisch abbaubar der Faktor Zeit, aber auch die Umgebungsbedingungen spielen hier eine Rolle. Während biologisch abbaubar darauf hinweist, dass dieser Prozess irgendwann passieren wird, bekommen das Attribut kompostierbar nur diejenigen Verpackungen, bei denen 90 % der Polymermasse innerhalb von 180 Tagen in CO₂ und H₂O zerfallen ist.

Allerdings muss auch bei der Definition kompostierbar wieder unterschieden werden: zwischen industriell kompostierbar und heimkompostierbar. Das ist jedoch ein Fass, das wir erst im nächsten Abschnitt aufmachen wollen. Zunächst genügt es zu wissen, dass sich die oben benannte DIN13432 auf die industrielle Kompostierbarkeit bezieht. Für die Heimkompostierbarkeit gibt es bisher weder eine Norm in der EU noch in Deutschland.

Aber der TÜV Austria definiert technische Anforderungen, die Materialien erfüllen müssen, damit sie das Siegel „Ok Compost Home“ tragen können. Ein Beispiel dafür sind Farb- und Additivmasterbatches des Spezialchemiekonzerns Clariant.

Was muss ein Material also noch für Eigenschaften haben, damit es der Norm entspricht und industriell kompostierbar ist? Zunächst darf der Gehalt von Schwermetallen und anderen Elementen einen definierten Grenzwert nicht überschreiten. Dann muss nach zwölf Wochen unter industriellen oder halbindustriellen Kompostierbedingungen ein ausreichendes Desintegrationslevel vorhanden sein. Das bedeutet, wenn die Trockenmasse durch ein Sieb mit einer Lochgröße von weniger als 2 mm gegeben wird, dürfen nicht mehr als 10 % der Masse auf dem Sieb verbleiben. Außerdem wird noch eine Ökotoxizitäts-Analyse durchgeführt, um zu erfahren, ob das abgebaute Material die Qualität des Komposts beeinflusst hat. Dazu wird im Vergleich geschaut, wie die gleiche Pflanze auf Kompost mit abgebautem Packmittel und auf herkömmlichem Kompost wächst.

Zusammengefasst werden, kann das Ganze so: was kompostierbar ist, ist biologisch abbaubar, aber nicht alles, was biologisch abbaubar ist, ist auch kompostierbar. Außerdem zersetzen sich selbst kompostierbare Materialien häufig nur unter den konstanten und definierten Bedingungen einer industriellen Kompostieranlage, nicht jedoch, wenn sie beispielsweise bei einem Waldpicknick zurückgelassen werden.

Wie weiter oben schon erwähnt, wird bei der Kompostierbarkeit noch zwischen dem heimischen Komposthaufen und der industriellen Kompostieranlage unterschieden. In der industriellen Anlage herrschen meist höhere Temperaturen, wodurch die Zersetzung beschleunigt wird. Vor allem sind jedoch die Bedingungen wie Feuchtigkeit, Temperatur und die Art der Mikroorganismen sehr viel definierter und konstanter, als auf dem heimischen Kompost – der zumindest in Deutschland wechselnden Jahreszeiten ausgesetzt ist. Damit kann die Zeit, die ein Material braucht, um zersetzt zu werden, in industriellen Anlagen konkret berechnet werden, weil die Umgebungsparameter bekannt sind.

Nachdem alle Definitionen geklärt sind, soll dieser letzte Abschnitt noch kurz den Istzustand in Bezug auf Biokunststoffe beleuchten. Wie eingangs erwähnt, gibt es im Einzelhandel schon einige Verpackungen, die biobasiert oder biologisch abbaubar sind.

Die jährliche weltweite Kunststoffproduktion betrug im Jahr 2021 laut Plastics Europe etwa 390 Mio. t. Der Markt für Biokunststoffe ist ein vergleichsweiser junger und dynamischer Markt, so das IFBB (Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe). Demnach machten Biokunststoffe 2021 noch einen Anteil von unter 1 % am weltweiten Kunststoffmarkt aus. Für die kommenden Jahre wird zudem ein größeres Wachstum als das der fossilbasierten Kunststoffe prognostiziert. Die Produktionskapazitäten sollen von rund 2,17 Mio. t Tonnen im Jahr 2022 auf etwa 3,77 Mio. t im Jahr 2027 anwachsen. Der Anteil an biologisch abbaubaren Kunststoffen lag 2022 bei 0,93 Mio. t und soll bis 2027 auf 1,62 t steigen.

Biokunststoffe werden heute bereits in diversen Anwendungsgebieten bzw. Marktsegmenten eingesetzt, von Verpackungen über Textilien, Konsumgüter, Landwirtschaft und Gartenbau, Automotive und Elektronikgeräte bis hin zum Bauwesen und einigen anderen Segmenten wie Beschichtungen & Klebstoffe sowie dem Medizinbereich. Verpackungen stellen mit einem Anteil von etwa 49 % Prozent (1,06 Mio. t) am gesamten Biokunststoffmarkt nach wie vor das mit Abstand größte Marktsegment in 2022 dar. Abgesehen von Verpackungen werden Biokunststoffe mengenmäßig betrachtet vor allem in den Bereichen Textilien, Konsumgüter sowie Landwirtschaft und Gartenbau eingesetzt.

Gegenwärtig befinden sich die größten Produktionskapazitäten mit einem Anteil von etwa 46 % im asiatischen Raum, gut ein Drittel (29,4 %) der Produktionskapazitäten befinden sich in Europa. Es wird davon ausgegangen, dass der Anteil Europas und anderer Weltregionen in den nächsten Jahren leicht zu Gunsten Asiens zurückgehen wird. Der asiatische Raum wird demnach voraussichtlich der am schnellsten wachsende regionale Markt sein. Das hohe Marktwachstum in Asien ist u. a. auf die Initiativen der Regierungen zurückzuführen, herkömmliche nicht abbaubare Kunststoffe in bestimmten Anwendungen (bspw. kurzlebige Verpackungsprodukte und Single-Use plastics) zu verbieten und die Verwendung von bioabbaubaren Biokunststoffen zu fördern.

Das ist die aktuelle Lage auf dem Markt für Biokunststoffe, die in vielen Bereichen eine Alternative zu petrochemischen Kunststoffen sein können. Eine detailliertere Einschätzung durch eine wissenschaftliche Studie von der Goethe-Universität Frankfurt, finden Sie hier.  Ein differenziertes Bild, welche Zukunft Biokunststoffe haben werden, zeichnet die brandaktuelle Studie "The Future Of Bioplastics in Food Packaging: An Industrial Perspective“.  Sie ist in der Zeitschrift „Food Packaging and Shelf Life“ erschienen. In der Übersicht werden die Triebkräfte und Hindernisse für Biokunststoffe im Zusammenhang mit Lebensmittelverpackungen sowie die Rolle von Biokunststoffverpackungen in der Kreislaufwirtschaft untersucht. Ziel dieser Studie ist es, einen industriellen und strategischen Fahrplan zu erstellen, der Forschern, Kunststoffexperten, politischen Entscheidungsträgern und Regulierungsbehörden als Orientierungshilfe bei der Festlegung des künftigen Entwicklungspfads von Biokunststoffen dient

Davon abgesehen jedoch unter Umständen vermehrt an einer Vereinheitlichung der Begriffe gearbeitet werden, sodass Verbraucher auf Anhieb feststellen können, aus welchem Material eine Verpackung besteht und wie sie sie entsprechend korrekt entsorgen können.