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Bio- Kunststoffe

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Biobasierte Kunststoffe werden ganz oder teilweise aus nachwachsenden biologischen Ressourcen hergestellt. So wird beispielsweise Zuckerrohr zu Ethylen verarbeitet, aus dem dann Polyethylen hergestellt werden kann. Stärke kann zu Milchsäure verarbeitet werden, gefolgt von Polymilchsäure (PLA). Der Begriff Biokunststoff umfasst Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden (biobasierte Kunststoffe), beispielsweise Kunststoffe, die am Ende ihrer Lebensdauer unter unkontrollierten Bedingungen biologisch abbaubar sind. Biologisch abbaubare Kunststoffe lassen sich zwar aus nachwachsenden Rohstoffen wie Stärke gewinnen, sie können aber auch aus fossilen Rohstoffen wie Polycaprolacton hergestellt werden. Andererseits haben einige biobasierte Kunststoffe wie Bio-Polyethylen, Bio-Polyvinylchlorid und Bio-Polyethylenterephthalat die gleiche Struktur und Materialeigenschaften wie herkömmliche Kunststoffe. In diesem Fall besteht der einzige Unterschied zu seinem gewöhnlichen Gegenstück darin, woher zumindest ein Teil des Rohmaterials stammt. Es gibt auch biobasierte Kunststoffe, die keine gewöhnlichen Plastik-Pendants haben. Beispiele sind Polymilchsäure, einige Polyamide und Polyhydroxyalkanoate. Diese Materialien haben innovative Eigenschaften, die den Anwendungen, in denen sie verwendet werden, einen Mehrwert verleihen.

Die Eigenschaften biobasierter Kunststoffe können von Material zu Material stark variieren. Biobasierte oder teilbiobasierte langlebige Kunststoffe wie PE, PET oder PVC, sogenannte „Drop-Bioplastics“, haben die gleichen Eigenschaften wie ihre konventionellen Varianten. Diese biobasierten Kunststoffe sind außerhalb der wissenschaftlichen Analyse nicht von herkömmlichen Kunststoffen zu unterscheiden.

Biobasierte Kunststoffe wie Stärkemischungen, PLA, Bio-PET und Bio-PE werden meist in Verpackungsanwendungen eingesetzt. Sie werden auch in Fasern in der Textilindustrie verwendet. Biobasierte Bernsteinsäure eignet sich für eine Vielzahl von Anwendungen in Sport- und Schuh-, Automobil-, Verpackungs-, Landwirtschafts-, Vlies- und Faseranwendungen.

Die Eigenschaften können von Material zu Material stark variieren. Biobasierte oder teilbiobasierte „Ersatz-Biokunststoffe“ wie PE, PET oder PVC haben die gleichen Eigenschaften wie herkömmliche Typen. Diese biobasierten Kunststoffe sind nur durch wissenschaftliche Analysen von bekannten Kunststoffprodukten zu unterscheiden.

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Natürliche biobasierte Polymere:

Diese Polymere werden mit Hilfe von lebenden Organismen grundsätzlich in der Form synthetisiert, in der sie zuletzt verwendet wurden. Natürlich hergestellte biobasierte Polymere umfassen:

• Polysaccharide;

• Zellulose/Stärke;

• Proteine;

• Bakterielle Polyhydroxyalkanoate.

• Nach Extraktion und Reinigung ist eine direkte industrielle Nutzung möglich.

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Synthetische biobasierte Polymere:

Polymere, deren Monomere aus nachwachsenden Rohstoffen stammen, aber eine chemische Umwandlung benötigen, um Polymere zu bilden.

Grundsätzlich lassen sich die meisten gängigen Polymere aus nachwachsenden Rohstoffen synthetisieren. Maisstärke kann beispielsweise hydrolysiert und als Fermentationsausgangsstoff für die Biokonversion von Polymilchsäure (PLA), die durch chemische Behandlung hergestellt wurde, zu Milchsäure verwendet werden. Obwohl die Quelle des Polymers erneuerbar ist, ist es nicht richtig, es als „natürlich“ zu betrachten, da es in einem Chemielabor synthetisiert wird.

Produkte, die mit biobasierten Äquivalenten herkömmlicher Polymere (z. B. Bio-PE, Bio-PET, Bio-PVC) hergestellt werden, unterscheiden sich hinsichtlich des mechanischen Recyclings nicht von fossilen Produkten.

Andere Biopolymere, wie zum Beispiel PLA, können durch stoffliches Recycling zurückgewonnen werden, insbesondere wenn ausreichend homogene Abfallstoffe vorhanden sind.

Derzeit wird die Rohstoffrückgewinnung aus Polymilchsäure-Polymeren (PLA) gewonnen. PLA kann zum Monomer Milchsäure hydrolysiert werden.

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Oxydabbaubare Kunststoffe:

Einige Biokunststoffe sind biologisch abbaubar, sogenannte „Durable“ sind jedoch die Ausnahme. Ein gewöhnlicher Kunststoff auf Basis fossiler Ressourcen wie Polyethylen ist nicht biologisch abbaubar. Biobasierte Gegenstücke zu gewöhnlichen Kunststoffen wie Bio-PE, Bio-PET, Bio-PA, Bio-PVC und andere biobasierte Polymere sind ebenso wie gewöhnliche Kunststoffe nicht biologisch abbaubar. Die biologische Abbaubarkeit ist eine intrinsische Eigenschaft des Materials im Zusammenhang mit seiner molekularen Struktur und ist unabhängig von der Quelle des Materials. Einige gewöhnliche Kunststoffe mit modifizierter Struktur werden als „abbaubar“ bezeichnet. Sie können beispielsweise ein Additiv enthalten, das den Kunststoff unter dem Einfluss von ultraviolettem Licht und Sauerstoff zersetzt. Diese werden als „lichtabbaubare Kunststoffe“ bezeichnet. Andere Materialien können ein Additiv enthalten, das den Zersetzungsprozess unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen einleitet. Diese werden als „sauerstoffabbaubare Kunststoffe“ bezeichnet, aber der Abbauprozess wird nicht durch eine mikrobielle Wirkung eingeleitet. Dieser Abbauprozess entspricht nicht der Norm EN 13432.

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Biologisch abbaubare Kunststoffe:

Biologisch abbaubare Kunststoffe sind Kunststoffe, die unter bestimmten Bedingungen von Mikroorganismen zu Wasser, Kohlendioxid (bzw. Methan) und Biomasse zersetzt werden. Durch die Mineralisierung organischer Strukturen mit Hilfe von Mikroorganismen entstehen aus den Materialien Kohlendioxid, Methan (wenn der Prozess unter anaeroben Bedingungen abläuft), Wasser und Biomasse. Kompostierbare Kunststoffe sind biologisch abbaubare Kunststoffe, die sich unter kontrollierten Bedingungen (Temperatur, Sauerstoff und Feuchtigkeit) in industriellen Kompostieranlagen biologisch abbauen. Unter diesen anaeroben Kompostierungsbedingungen wurde die Methanbildung verhindert und nur Wasser und CO2 gebildet.

Das Material kann geschäumt werden, um Verpackungsmaterialien zu erhalten, extrudiert und in modifizierten gewöhnlichen Maschinen spritzgegossen werden. Im System können verschiedene Arten von Füllstoffen verwendet werden, wie Holzspäne, Kalk, Ton oder Papierabfälle (und andere organische und anorganische Füllstoffe). Füllstoffe können eingefärbt oder in verschiedenen Körnungen verwendet werden, um das Aussehen des Materials zu verändern.

Das Material kann mit anderen Kunststoffmaterialien wie LDPE, PP und HDPE co-injiziert werden. Durch den Koinjektionsprozess bildet sich auf dem oberen Teil dieses Materials eine dünne Kunststofffolienschicht. Es ist ein vollständig biologisch abbaubares Produkt, das bei gleichzeitiger Injektion mit biologisch abbaubaren Kunststoffen billiger als gewöhnliche Kunststoffmaterialien ist, vollständig wasserdicht ist und eine Farbe hat, die gewöhnlichen Kunststoffmaterialien ähnelt.

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Es gibt zwei Hauptklassen von biologisch abbaubaren Kunststoffen:

• Biokunststoffe, deren Bestandteile aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden.

• Kunststoffe, die aus Petrochemikalien gewonnen werden und biologisch abbaubare Zusatzstoffe enthalten, die den biologischen Abbauprozess beschleunigen.

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Biologisch abbaubare Kunststoffe bieten eine ideale Lösung für viele Einmal- oder Kurzzeitanwendungen:

• Beim Sammeln und Umleiten von organischen Abfällen.

• Im Agrar- und Gartenbaubereich (z. B. als Mulchfolien oder Pflanztöpfe).

• Beim Verpacken von Produkten in Lebensmittelverpackungen.

• Bei der Herstellung von Einweggeschirr.

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Biologisch abbaubare Kunststoffe dürfen nicht in die Umwelt entsorgt werden und dürfen nicht in die Umwelt gelangen.

Biologisch abbaubare Kunststoffe werden in kontrollierten Umgebungen unter festgelegten Bedingungen biologisch abbaubar.

Biologisch abbaubare Kunststoffe werden wie normale Kunststoffe auf Deponien aufgrund des Fehlens von Sauerstoff und Feuchtigkeit und niedriger Temperaturen nicht so effizient biologisch abbaubar.

Der Begriff Biokunststoff umfasst Kunststoffe, die aus nachwachsenden Rohstoffen (biobasierte Kunststoffe) gewonnen werden, beispielsweise Kunststoffe, die am Ende ihrer Lebensdauer unter unkontrollierten Bedingungen biologisch abbaubar sind. Biologisch abbaubare Kunststoffe lassen sich zwar aus nachwachsenden Rohstoffen wie Stärke gewinnen, sie können aber auch aus fossilen Rohstoffen wie Polycaprolacton hergestellt werden. Andererseits haben einige biobasierte Kunststoffe wie Bio-Polyethylen, Bio-Polyvinylchlorid und Bio-Polyethylenterephthalat die gleiche Struktur und Materialeigenschaften wie herkömmliche Kunststoffe. In diesem Fall besteht der einzige Unterschied zu seinem gewöhnlichen Gegenstück darin, woher zumindest ein Teil des Rohmaterials stammt. Es gibt auch biobasierte Kunststoffe, die keine gewöhnlichen Plastik-Pendants haben. Beispiele sind Polymilchsäure, einige Polyamide und Polyhydroxyalkanoate. Diese Materialien haben innovative Eigenschaften, die den Anwendungen, in denen sie verwendet werden, einen Mehrwert verleihen.

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