Let's talk about it

Let's talk about bio-plastics / mit Petra Innemanová

Michael Londesborough: Unser heutiger Gast ist Frau Doktor Petra Inneman, Forschungswissenschaftlerin der Fakultät für Naturwissenschaften an der Karlsuniversität und in der Gesellschaft Dekonta. Sie befasst sich mit Umweltmikrobiologie, Abfällen und bio-basierten Kunststoffen (Bioplastik). Die Präposition: Bio“ erweckt bei mir den Eindruck, dass das Material aus einer organischen, natürlichen Quelle stammt bzw. in der Natur leicht abbaubar ist. Was alles schließt der Begriff bio-basierter Kunststoff ein?

Patra Inneman: Der Begriff bio-basierter Kunststoff gewissermaßen irreführend. Als Bioplastik bezeichnen wir eine breite Gruppe der Materialien - rund 300 verschiedene Stoffe mit unterschiedlichen Eigenschaften. Die Produktion und Entwicklung der biobasierten Stoffe werden aus zwei verschiedenen Gründen motiviert.  Ein Grund ist der Ersatz nichterneuerbarer Ressourcen, wie Erdöl, durch einen erneuerbaren Rohstoff, der „auf dem Feld gewachsen ist“. Zum Beispiel Polyäthylen oder Polyäthylenterephthalat kann durch identisches Material mit der Präposition „bio“ ersetzt werden.  Bei diesen Materialien bedeutet jedoch die Präposition bio nicht, dass sie sich in der Natur zersetzen. Deshalb sollten wir nicht den Eindruck gewinnen, dass wir eine BioPET-Flasche im Wald wegwerfen können und der kommt schon damit zurecht. Nach dem Ablauf ihrer Haltbarkeit müssen wir sie in gelbe Container für getrennte Sammlung der Kunststoffe zur Verwertung entsorgen.

ML: Inwieweit ersetzen wir gegenwärtig herkömmliche Kunststoffe durch diese bio-basierten Kunststoffe?

PI: Deren jährliche Produktion stellt etwa 0,6 Prozent der Kunststoffgesamtproduktion dar. Die Steigerung ihrer Produktion kann wettbewerbsmäßig den Anbau der Kulturen auf den Feldern beeinflussen. Die Frage ist, ob wir es wollen.

ML: Was für andere Arten der bio-basierten Kunststoffe gibt es?

PI: Die nächste Art sind Biopolymere, die durch natürliche Prozesse aus erneuerbaren Quellen entstehen. Und hier kommt der zweite Grund für die Entwicklung der bio-basierten Kunststoffe ins Spiel - die biologische Abbaufähigkeit nach dem Ablauf ihrer Haltbarkeit. Diese Materialien werden so entwickelt, dass sie sich am Ende ihres Lebenszyklus in der Natur zersetzen, womöglich ohne Rückstände, und nicht als Kunststoffmüll zum Beispiel im Ocean enden.

ML: Können Sie einige der wichtigsten bio-basierten Kunststoffe nennen?

PI: Zu ihnen gehört thermoplastische Stärke - Polyactide oder Polymilchsäure. Äußerst hoffnungsvoll sind Materialien auf Polyproxy-Alkalonat-Basis, die von Bakterienstämmen erzeugt werden.

ML: Wie lange dauert es, bis sich diese bio-basierten Kunststoffe zersetzen? Können wir sie kompostieren oder brauchen sie spezielle Bedingungen?

PI: Es ist wichtig zu erwähnen, dass der Betriff bio-basierter Kunststoff nicht automatisch bedeutet, dass er abbaufähig ist. Das haben wir bei der ersten Gruppe erfahren. Auch bei der zweiten Gruppe besteht keine Garantie der hundertprozentigen Abbaufähigkeit. Es hängt von der Form und Größe des Produkts und selbstverständlich von der Umgebung, in der es endet, ab. Geeignete Bedingungen für die biologische Abbaufähigkeit werden in industriellen Kompostieranlagen erfüllt, in denen unter anderem verhältnismäßig hohe Temperaturen erreicht werden. Im Gegenteil, im Falle, dass sich das Produkt in einer Umgebung befindet, in der wenig Nährstoffe für die degradierenden Stämme vorhanden sind, zum Beispiel im Sand auf einem Strand, wird die Zersetzung länger dauern.

ML: Diese Kunststoffe sind also leicht zersetzbar. Das heißt, dass wir durch den Übergang zu ihrer Nutzung die gegenwärtige Kunststoffkrise lösen könnten?

PI: Es sind gewiss Kandidaten, die helfen können. Es gibt noch eine Art bio-basierter Materialien, die nur am Ende ihres Lebenszyklus als „bio“ bezeichnet werden können. Sie stammen aus einer nichterneuerbaren Quelle mit Erdölursprung, sie werden jedoch so produziert, dass sie bioabbaubar sind. Es handelt sich um Materialien mit der Abkürzung PBS, zum Beispiel Polyäthylen Sukzinat, PVAP und ähnliche. Die sind ebenfalls bioabbaubar, sie gehören also in die Gruppe bio-basierter Kunststoffe.

ML: Sie werden durch Bakterien oder durch die UV-Sonnenstrahlung zersetzt?                                                                 

PI: Sie sollten biologisch, durch Bakterien, zersetzbar sein.  Kunststoffe mit verkürzter Haltbarkeit, die manchmal irrtümlich als bio-basierte Kunststoffe eingestuft werden, sind sog. oxo-degradable Kunststoffe. Es handelt sich um konventionelle Kunststoffe mit einem Zusatzmittel, dem sog. Pro-Oxidationsmittel. Durch Einfluss der UV-Strahlung, erhöhter Temperaturen und Feuchtigkeit tritt chemo-hydrolytische Zersetzung ein. Die Hersteller derartiger Kunststoffe deklarieren, dass die kleinen Fragmente durch natürliche Prozesse leicht abbaubar sind, das hat sich jedoch nicht bestätigt. Im Gegenteil wurde nachgewiesen, dass sie eine Quelle der Mikro-Kunststoffe sind. Von deren Herstellung wird nach und nach Abstand genommen.

Auch bio-basierte Kunststoffe, die bioabbaubar sein sollten, z. B. PBS, erfüllen nicht immer Behauptungen der Hersteller. Als wir zum Beispiel eine Folie getestet haben, die angeblich zu hundert Prozent kompostierbar sein sollte, hat sich diese unter Bedingungen des Feldbodens nur zu etwa zehn Prozent zersetzt. Die Zertifizierungstests dieses Materials finden unter spezifischen Bedingungen statt, die in der realen Umgebung nicht vorhanden sein müssen.

ML: Nach Ihrem Dafürhalten bieten also bio-basierte Kunststoffe gewisse Gelegenheiten, es handelt sich jedoch nicht um eine flächendeckende Lösung. Wir können kurz und gut synthetische Kunststoffe nicht einfach durch leicht abbaufähige bio/bio-basierte Kunststoffe ersetzen. Die Forschung ist bislang nicht umfangreich genug und wir wissen nicht, was für Auswirkungen auf die Umwelt Partikel haben, die nach der Zersetzung übrigbleiben. Es gibt jedoch Situationen für die Anwendung dieser Innovationen, dass es sich für uns lohnt und konkrete Vorteile bringt?

PI: Ich sehe für die Lösung der Kunststoffkrise nur im Bereich bestimmter bio/biobasierter Kunststoffe eine Hoffnung. Zum Beispiel thermoplastische Stärke kann aus landwirtschaftlichen Abfällen produziert werden. Würden jedoch mehr derartige Kunststoffe produziert werden, würde ein Engpass des Rohstoffs aus Abfällen entstehen und deren Herstellung würde wettbewerbstechnisch die Produktion der landwirtschaftlichen Kulturen beeinflussen. Nach Experten stellt das Polyhydroxy-Alkalat - das durch Bakterien erzeugte Biopolymer - die größte Hoffnung dar. Dessen Produktion ist bio-technologisch sie findet in einem Kultivierungsmedium statt. Die Bakterien verarbeiten Abfallprodukte, zum Beispiel gebrauchtes Frittieröl oder Rückstände der Erzeugung von Biokraftstoffen der ersten Generation. Die israelischen Wissenschaftler überprüften sogar das Füttern dieser Bakterien mit Lysat aus Meeresalgen, mit äußerst effizienter Produktion. Die entstandene Biomasse muss jedoch vom Kultivierungsmedium separiert - geschleudert - werden. Der Gewinnungsprozess dieses Polymers ist äußerst anspruchsvoll und der Preis ist daher bis auf Weiteres nicht wettbewerbsfähig.

ML: OK, das ist der Preis. Sind jedoch die Eigenschaften des Endprodukts für die Zufriedenstellung der Marktanforderungen ausreichend?

PI: Kommt darauf an. Unter diesen Bio-Polymeren - Polyhydroxy Alkanolaten - speziell Polyhydroxybutyrat oder Polyhydroxyvalerat befinden sich äußerst hoffnungsvolle Materialien, die bereits Eigenschaften und Beständigkeit gegen Temperaturen haben, die zum Beispiel mit Polypropylen vergleichbar sind .... nicht ganz identisch, sie können nicht flächendeckend ersetzt werden, es finden sich bestimmt spezifische Anwendungen für deren Einsatz, zum Beispiel für Einwegverpackungen aus Kunststoff.

ML: Können wir bereits solche Polymere in die Praxis einführen?

PI: Ich würde vor einer voreiligen Lösung warnen, obwohl uns die Zeit davonläuft, denn die Kunststoffkrise kulminiert in der Tat. Ohne Rücksicht darauf, ob sich die bio-basierten Kunststoffe auf dem Markt durchsetzen oder nicht, wir müssen sofort die Produktion und den Verbrauch der Einwegverpackungen reduzieren. Es gibt Wege, wie eine derartige Veränderung gefördert werden kann, zum Beispiel Belegung einzelner Mitrotentüten mit einer Gebühr, ebenso wie der Tragetaschen in den Supermärkten. Der Verbraucher hat stets die Wahl, ob er seine eigene Verpackung mitbringt oder die Gebühr für das Einwegverpackungsmaterial zahlt. Das wäre jedenfalls der Anfang. Ein Weg ist durch Sicherstellung der legislativen Maßnahmen.... 

ML: Die gibt es noch nicht?

PI: Bestimmte Gesetze über Verpackungen und Abfälle gibt es bereits. Deren Einbringlichkeit ist jedoch so gut wie Null. Verpackungen müssen mehrere Funktionen, als nur den Schutz, erfüllen und der Hersteller kann stets begründen, warum die Verpackung übermäßig groß sein muss. Eine größere Hoffnung sehe ich in der Arbeit mit der Öffentlichkeit. Jeder muss bei sich selbst anfangen. Bereits die Schulpläne sollten die Erziehung enthalten, wie man Verschwendung meidet, verantwortlich mit den Verpackungen umgeht usw. 

ML: Sollten wir die bio-basierten Kunststoffe mittels Förderungen unterstützen oder dem Markt einen freien Lauf lassen?

PI: Ich bin kein Ökonom, meiner Meinung nach ist es jedoch keine gute Lösung. Bezahlen würde es der Steuerzahler und diese Vergünstigung der bio-basierten Kunststoffe hat keinen Erziehungswert. Sie würde nämlich einen niedrigeren Preis und das Gefühl zur Folge haben, dass man nicht sparen und sich irgendwie beschränken muss. Zusätzlich muss, bevor diese Materialien auf den Markt kommen, die Abfallwirtschaft geregelt werden, dass sie darauf vorbereitet ist.

ML: Also - im Falle, dass bio-basierte Kunststoffe in großen Mengen auf den Markt kämen, wäre das bestehende Abfallsystem nicht in der Lage, es zu bewältigen.

PI: In diesem Augenblick wäre es eher ein Problem. Würde sich der Anteil der bio-basierten Kunststoffe auf dem Markt erhöhen, würde sich auch deren Volumen in den gelben Containern erhöhen, da sie weder der übliche Verbraucher, noch das Personal der Verwertungsanlage auf den ersten Blick von den herkömmlichen Kunststoffen unterscheiden könnte. Würden die bio-basierten Kunststoffe in einem höheren Ausmaß auftreten, würden sie das für die Verwertung bestimmte Material abwerten und wir hätten ein Problem mit der Erfüllung der Verwertungsziele der Europäischen Union.

Im Falle, dass der Verbraucher ein Produkt aus bio-basiertem Kunststoff in den braunen Container wirft, sind zurzeit die Inhaber der Kompostieranlagen und der Bio-Gasanlagen an diesem Abfall nicht interessiert, denn auch in ihren Anlagen ist er nicht immer hundertprozentig abbaubar. Sie können mehr Schaden als Nutzen anrichten. Wir brauchen zunächst eine Regel für die Zertifizierung von einer zuverlässigen Autorität, dass diese Materialien auch außerhalb von industriellen Kompostieranlagen abbaubar sind. Sie müssen auch eindeutig zu unterscheiden sein, zum Beispiel durch einheitliche Färbung. 

ML: Frau Doktor, ich wünsche Ihnen viel Erfolg und hoffe, dass das heutige Gespräch zur wichtigen Debatte mit der Öffentlichkeit beiträgt, um zu verstehen, was bio-basierter Kunststoff ist und wozu er uns dienen kann. Ich bedanke mich bei Ihnen und wünsche Ihnen einen schönen Rest des Tages.

PI: Danke für die Einladung.

ML: Inwieweit ersetzen wir gegenwärtig herkömmliche Kunststoffe durch diese bio-basierten Kunststoffe?

PI: Deren jährliche Produktion stellt etwa 0,6 Prozent der Kunststoffgesamtproduktion dar. Die Steigerung ihrer Produktion kann wettbewerbsmäßig den Anbau der Kulturen auf den Feldern beeinflussen. Die Frage ist, ob wir es wollen.

ML: Was für andere Arten der bio-basierten Kunststoffe gibt es?

PI: Die nächste Art sind Biopolymere, die durch natürliche Prozesse aus erneuerbaren Quellen entstehen. Und hier kommt der zweite Grund für die Entwicklung der bio-basierten Kunststoffe ins Spiel - die biologische Abbaufähigkeit nach dem Ablauf ihrer Haltbarkeit. Diese Materialien werden so entwickelt, dass sie sich am Ende ihres Lebenszyklus in der Natur zersetzen, womöglich ohne Rückstände, und nicht als Kunststoffmüll zum Beispiel im Ocean enden.

ML: Können Sie einige der wichtigsten bio-basierten Kunststoffe nennen?

PI: Zu ihnen gehört thermoplastische Stärke - Polyactide oder Polymilchsäure. Äußerst hoffnungsvoll sind Materialien auf Polyproxy-Alkalonat-Basis, die von Bakterienstämmen erzeugt werden.

ML: Wie lange dauert es, bis sich diese bio-basierten Kunststoffe zersetzen? Können wir sie kompostieren oder brauchen sie spezielle Bedingungen?

PI: Es ist wichtig zu erwähnen, dass der Betriff bio-basierter Kunststoff nicht automatisch bedeutet, dass er abbaufähig ist. Das haben wir bei der ersten Gruppe erfahren. Auch bei der zweiten Gruppe besteht keine Garantie der hundertprozentigen Abbaufähigkeit. Es hängt von der Form und Größe des Produkts und selbstverständlich von der Umgebung, in der es endet, ab. Geeignete Bedingungen für die biologische Abbaufähigkeit werden in industriellen Kompostieranlagen erfüllt, in denen unter anderem verhältnismäßig hohe Temperaturen erreicht werden. Im Gegenteil, im Falle, dass sich das Produkt in einer Umgebung befindet, in der wenig Nährstoffe für die degradierenden Stämme vorhanden sind, zum Beispiel im Sand auf einem Strand, wird die Zersetzung länger dauern.

ML: Diese Kunststoffe sind also leicht zersetzbar. Das heißt, dass wir durch den Übergang zu ihrer Nutzung die gegenwärtige Kunststoffkrise lösen könnten?

PI: Es sind gewiss Kandidaten, die helfen können. Es gibt noch eine Art bio-basierter Materialien, die nur am Ende ihres Lebenszyklus als „bio“ bezeichnet werden können. Sie stammen aus einer nichterneuerbaren Quelle mit Erdölursprung, sie werden jedoch so produziert, dass sie bioabbaubar sind. Es handelt sich um Materialien mit der Abkürzung PBS, zum Beispiel Polyäthylen Sukzinat, PVAP und ähnliche. Die sind ebenfalls bioabbaubar, sie gehören also in die Gruppe bio-basierter Kunststoffe.

ML: Sie werden durch Bakterien oder durch die UV-Sonnenstrahlung zersetzt?                                                                 

PI: Sie sollten biologisch, durch Bakterien, zersetzbar sein.  Kunststoffe mit verkürzter Haltbarkeit, die manchmal irrtümlich als bio-basierte Kunststoffe eingestuft werden, sind sog. oxo-degradable Kunststoffe. Es handelt sich um konventionelle Kunststoffe mit einem Zusatzmittel, dem sog. Pro-Oxidationsmittel. Durch Einfluss der UV-Strahlung, erhöhter Temperaturen und Feuchtigkeit tritt chemo-hydrolytische Zersetzung ein. Die Hersteller derartiger Kunststoffe deklarieren, dass die kleinen Fragmente durch natürliche Prozesse leicht abbaubar sind, das hat sich jedoch nicht bestätigt. Im Gegenteil wurde nachgewiesen, dass sie eine Quelle der Mikro-Kunststoffe sind. Von deren Herstellung wird nach und nach Abstand genommen.

Auch bio-basierte Kunststoffe, die bioabbaubar sein sollten, z. B. PBS, erfüllen nicht immer Behauptungen der Hersteller. Als wir zum Beispiel eine Folie getestet haben, die angeblich zu hundert Prozent kompostierbar sein sollte, hat sich diese unter Bedingungen des Feldbodens nur zu etwa zehn Prozent zersetzt. Die Zertifizierungstests dieses Materials finden unter spezifischen Bedingungen statt, die in der realen Umgebung nicht vorhanden sein müssen.

ML: Nach Ihrem Dafürhalten bieten also bio-basierte Kunststoffe gewisse Gelegenheiten, es handelt sich jedoch nicht um eine flächendeckende Lösung. Wir können kurz und gut synthetische Kunststoffe nicht einfach durch leicht abbaufähige bio/bio-basierte Kunststoffe ersetzen. Die Forschung ist bislang nicht umfangreich genug und wir wissen nicht, was für Auswirkungen auf die Umwelt Partikel haben, die nach der Zersetzung übrigbleiben. Es gibt jedoch Situationen für die Anwendung dieser Innovationen, dass es sich für uns lohnt und konkrete Vorteile bringt?

PI: Ich sehe für die Lösung der Kunststoffkrise nur im Bereich bestimmter bio/biobasierter Kunststoffe eine Hoffnung. Zum Beispiel thermoplastische Stärke kann aus landwirtschaftlichen Abfällen produziert werden. Würden jedoch mehr derartige Kunststoffe produziert werden, würde ein Engpass des Rohstoffs aus Abfällen entstehen und deren Herstellung würde wettbewerbstechnisch die Produktion der landwirtschaftlichen Kulturen beeinflussen. Nach Experten stellt das Polyhydroxy-Alkalat - das durch Bakterien erzeugte Biopolymer - die größte Hoffnung dar. Dessen Produktion ist bio-technologisch sie findet in einem Kultivierungsmedium statt. Die Bakterien verarbeiten Abfallprodukte, zum Beispiel gebrauchtes Frittieröl oder Rückstände der Erzeugung von Biokraftstoffen der ersten Generation. Die israelischen Wissenschaftler überprüften sogar das Füttern dieser Bakterien mit Lysat aus Meeresalgen, mit äußerst effizienter Produktion. Die entstandene Biomasse muss jedoch vom Kultivierungsmedium separiert - geschleudert - werden. Der Gewinnungsprozess dieses Polymers ist äußerst anspruchsvoll und der Preis ist daher bis auf Weiteres nicht wettbewerbsfähig.

ML: OK, das ist der Preis. Sind jedoch die Eigenschaften des Endprodukts für die Zufriedenstellung der Marktanforderungen ausreichend?

PI: Kommt darauf an. Unter diesen Bio-Polymeren - Polyhydroxy Alkanolaten - speziell Polyhydroxybutyrat oder Polyhydroxyvalerat befinden sich äußerst hoffnungsvolle Materialien, die bereits Eigenschaften und Beständigkeit gegen Temperaturen haben, die zum Beispiel mit Polypropylen vergleichbar sind .... nicht ganz identisch, sie können nicht flächendeckend ersetzt werden, es finden sich bestimmt spezifische Anwendungen für deren Einsatz, zum Beispiel für Einwegverpackungen aus Kunststoff.

ML: Können wir bereits solche Polymere in die Praxis einführen?

PI: Ich würde vor einer voreiligen Lösung warnen, obwohl uns die Zeit davonläuft, denn die Kunststoffkrise kulminiert in der Tat. Ohne Rücksicht darauf, ob sich die bio-basierten Kunststoffe auf dem Markt durchsetzen oder nicht, wir müssen sofort die Produktion und den Verbrauch der Einwegverpackungen reduzieren. Es gibt Wege, wie eine derartige Veränderung gefördert werden kann, zum Beispiel Belegung einzelner Mitrotentüten mit einer Gebühr, ebenso wie der Tragetaschen in den Supermärkten. Der Verbraucher hat stets die Wahl, ob er seine eigene Verpackung mitbringt oder die Gebühr für das Einwegverpackungsmaterial zahlt. Das wäre jedenfalls der Anfang. Ein Weg ist durch Sicherstellung der legislativen Maßnahmen.... 

ML: Die gibt es noch nicht?

PI: Bestimmte Gesetze über Verpackungen und Abfälle gibt es bereits. Deren Einbringlichkeit ist jedoch so gut wie Null. Verpackungen müssen mehrere Funktionen, als nur den Schutz, erfüllen und der Hersteller kann stets begründen, warum die Verpackung übermäßig groß sein muss. Eine größere Hoffnung sehe ich in der Arbeit mit der Öffentlichkeit. Jeder muss bei sich selbst anfangen. Bereits die Schulpläne sollten die Erziehung enthalten, wie man Verschwendung meidet, verantwortlich mit den Verpackungen umgeht usw. 

ML: Sollten wir die bio-basierten Kunststoffe mittels Förderungen unterstützen oder dem Markt einen freien Lauf lassen?

PI: Ich bin kein Ökonom, meiner Meinung nach ist es jedoch keine gute Lösung. Bezahlen würde es der Steuerzahler und diese Vergünstigung der bio-basierten Kunststoffe hat keinen Erziehungswert. Sie würde nämlich einen niedrigeren Preis und das Gefühl zur Folge haben, dass man nicht sparen und sich irgendwie beschränken muss. Zusätzlich muss, bevor diese Materialien auf den Markt kommen, die Abfallwirtschaft geregelt werden, dass sie darauf vorbereitet ist.

ML: Also - im Falle, dass bio-basierte Kunststoffe in großen Mengen auf den Markt kämen, wäre das bestehende Abfallsystem nicht in der Lage, es zu bewältigen.

PI: In diesem Augenblick wäre es eher ein Problem. Würde sich der Anteil der bio-basierten Kunststoffe auf dem Markt erhöhen, würde sich auch deren Volumen in den gelben Containern erhöhen, da sie weder der übliche Verbraucher, noch das Personal der Verwertungsanlage auf den ersten Blick von den herkömmlichen Kunststoffen unterscheiden könnte. Würden die bio-basierten Kunststoffe in einem höheren Ausmaß auftreten, würden sie das für die Verwertung bestimmte Material abwerten und wir hätten ein Problem mit der Erfüllung der Verwertungsziele der Europäischen Union.

Im Falle, dass der Verbraucher ein Produkt aus bio-basiertem Kunststoff in den braunen Container wirft, sind zurzeit die Inhaber der Kompostieranlagen und der Bio-Gasanlagen an diesem Abfall nicht interessiert, denn auch in ihren Anlagen ist er nicht immer hundertprozentig abbaubar. Sie können mehr Schaden als Nutzen anrichten. Wir brauchen zunächst eine Regel für die Zertifizierung von einer zuverlässigen Autorität, dass diese Materialien auch außerhalb von industriellen Kompostieranlagen abbaubar sind. Sie müssen auch eindeutig zu unterscheiden sein, zum Beispiel durch einheitliche Färbung. 

ML: Frau Doktor, ich wünsche Ihnen viel Erfolg und hoffe, dass das heutige Gespräch zur wichtigen Debatte mit der Öffentlichkeit beiträgt, um zu verstehen, was bio-basierter Kunststoff ist und wozu er uns dienen kann. Ich bedanke mich bei Ihnen und wünsche Ihnen einen schönen Rest des Tages.

PI: Danke für die Einladung.