Biobasierte Kunststoffe erscheinen heute als eine Alternative zur Verwendung von petrochemischen Polymeren. Angesichts der Umweltprobleme, die durch den Abbau fossiler Ressourcen entstehen, sind sie ein Mittel, um die Auswirkungen der Kunststoffproduktion auf unsere Umwelt zu reduzieren.
Sie sind nicht unbedingt biologisch abbaubar, machen aber in vielen Fällen die Verwendung von Erdöl als Rohstoff überflüssig.
Biobasierte Kunststoffe: Definition
Wenn der Begriff biobasiert gemäß der Definition in EN 16575:2014 verwendet wird, ist der Anteil des Produkts gemeint, der aus Biomasse stammt. Diese Herkunft kann vollständig oder teilweise sein, wobei derzeit keine Norm den Mindestanteil festlegt, den ein Material enthalten muss, um diese Bezeichnung zu erhalten.
Die Biomasse, die für die Herstellung von biobasierten Kunststoffen verwendet wird, stammt aus verschiedenen Aktivitäten wie der Landwirtschaft oder der Lebensmittelindustrie. In den verschiedenen Phasen der Biomasseverarbeitung ist die bakterielle Fermentation von Zuckern unterschiedlicher Herkunft der Schlüsselpunkt.
Die verwendeten Biomassen können sehr vielfältig sein und werden in der Regel nach der Art ihrer Produktion oder Gewinnung in Generationen eingeteilt:
- 1. Generation (Nutzung von Nahrungsressourcen) :
- Pflanzenöle: Soja, Palm, Sonnenblumen, Rizinus, Raps, etc.
- Stärke: Mais, Weizen, Kartoffel, Tapioka, etc.
- Glukose: Zuckerrohr, Rüben, etc.
- 2. Generation (Nutzung von Ressourcen, die nicht aus Nahrungsmitteln bestehen) :
- Lignocellulosische Biomasse: Holz, Nebenprodukte oder Abfälle aus der Landwirtschaft oder der Holzwirtschaft (Bagasse aus Zuckerrohr, Stroh usw.).
- Kommunale Abfälle: organische Abfälle, Abwasser, etc.
- 3. Generation (Hors-sol-Anbau und Non-Food) :
- Mikroorganismen: Mikroalgen, Bakterien, Pilze, Hefen, etc.
Die Verwendung von Biomasse der ersten Generation ist seit Jahren wegen der potenziellen Konkurrenz mit Nahrungsmitteln und der Auswirkungen auf die genutzte Ackerfläche umstritten.
Dennoch ist der dedizierte Anbau von Biomasse für die Kunststoffproduktion heute marginal und macht nur 0,02% des Ackerlandes aus:
Darüber hinaus wird die Entwicklung dieser Kunststoffe nicht zu einer Zunahme der für ihre Produktion erforderlichen landwirtschaftlichen Fläche führen. Mit der Nutzung von Biomassen der zweiten und dritten Generation, die sich in der Entwicklung und Industrialisierung befinden, werden die Rohstoffe immer weniger Nahrungsmittelressourcen und Bodenfläche benötigen.
Viele Projekte versuchen heute, Polymere wie PHAs aus Abfällen herzustellen (siehe URBIOFIN und WOW!), um die Verwendung von edlen Rohstoffen zu begrenzen, die Abfallverwertung zu verbessern und so eine Kreislaufwirtschaft zu fördern.
Materialien und Standards
Biobasierte Kunststoffe machen heute die überwiegende Mehrheit der weltweit produzierten Biokunststoffe aus(siehe unser letztes Update). Einige sind chemische Äquivalente zu bereits existierenden Polymeren(biobasiertesPET, PE oder PA ), während andere innovative und häufig biologisch abbaubare Strukturen bieten(PLA, PHA, PBS usw.), obwohl diese beiden Funktionen nicht miteinander verbunden sind.
Zur Quantifizierung des Biomassegehalts von biobasierten Kunststoffen werden hauptsächlich zwei Normen verwendet:
- ASTM D6866 / ISO 16620-2, die den Gehalt an erneuerbarem Kohlenstoff in einem Feststoff, einer Flüssigkeit oder einem Gas durch Radiokohlenstoffanalyse misst. Diese Norm beschränkt sich jedoch auf Kohlenstoffatome.
- EN 16785-1, die den biobasierten Gehalt durch eine Radiokohlenstoff- und Elementaranalyse bestimmt. Diese Norm berücksichtigt auch O-, N- und H-Atome.
Diese Standards ermöglichen den Nachweis des Gehalts an biobasierten Elementen in Rohstoffen, Compounds oder Endprodukten.
Verschiedene Siegel, die von Zertifizierungsstellen vermarktet werden, ermöglichen ebenfalls die Angabe der erzielten Ergebnisse, in der Regel ab einem Anteil von 20% biobasierter Stoffe.
Vorteile der Verwendung von biobasierten Kunststoffen
Der Hauptvorteil bei der Verwendung von biobasierten Kunststoffen liegt im Umweltbereich. Die teilweise oder vollständige Herstellung aus Biomasse ermöglicht es, bei Umweltkriterien wie dem Klimawandel (Emission von Treibhausgasen) oder der Nutzung fossiler Ressourcen(siehe unseren Artikel zu diesem Thema) besser abzuschneiden. Sie ermöglichen die Verwertung von Biomasse (Abfälle, Nebenprodukte usw.) und reduzieren gleichzeitig die Abhängigkeit des Kunststoffsektors vom Erdöl.
Aus technischer Sicht haben biobasierte Kunststoffe mit der gleichen Struktur wie petroleumbasierte Polymere die gleichen Eigenschaften und erfordern nur eine minimale Investition für ihre Verwendung. Polymere mit neuen, sogenannten innovativen Strukturen haben spezifische Eigenschaften, die es ihnen ermöglichen, neue Funktionen zu erlangen, wie z.B. die biologische Abbaubarkeit in einigen Fällen.
Über : NaturePlast ist ein französisches Unternehmen mit Sitz in der Normandie (Ifs – 14), das auf Biokunststoffe spezialisiert ist. Mit über 10 Jahren Erfahrung auf diesem Gebiet verfügt es über das breiteste Portfolio an biobasierten und/oder biologisch abbaubaren Rohstoffen und Compounds in Europa. Zusammen mit ihrer Tochterfirma BiopolyNov begleitet sie auch Industrieunternehmen von der Entstehung bis zur Industrialisierung ihrer Innovationsprojekte. Dank des im Laufe der Jahre erworbenen Know-hows in Forschung und Entwicklung sind NaturePlast und BiopolyNov Experten in der Entwicklung und Herstellung von Formulierungen für Kunden- oder Gemeinschaftsprojekte.