Seit mehr als 20 Jahren sind biologisch abbaubare Kunststoffe Teil unseres Alltags. Taschen, Verpackungen, Produkte des täglichen Lebens, sie stellen einen Markt von fast 1 Million Tonnen pro Jahr auf globaler Ebene dar. Der Begriff des biologischen Abbaus, der sich auf die Eigenschaften am Ende des Lebenszyklus bezieht, ist jedoch oft unklar oder wird falsch verwendet.
Wie kann man diesen Begriff richtig definieren?
Biologische Abbaubarkeit ist somit eine Eigenschaft, die sich auf die chemische Struktur eines Materials bezieht und unabhängig von der Herkunft des Polymers ist. Es ist daher wichtig, zwischen den Begriffen „biobasiert“ (Verwendung von Biomasse zur Herstellung eines Polymers) und „biologisch abbaubar“ zu unterscheiden. Ein petrochemisches Polymer kann biologisch abbaubar sein (z.B. PCL) oder ein Polymer kann biologisch abbaubar sein, aber nicht biologisch abbaubar (z.B. biobasiertes PE).
Biologischer Abbau ist die Zersetzung (Fragmentierung und Assimilation) eines Materials durch Mikroorganismen (z.B. Bakterien, Pilze), die zur Bildung von Wasser, Kohlendioxid, Methan und Biomasse führt, die keine Gefahr für die Umwelt darstellt. Die Zersetzung kann anaerob (ohne Sauerstoff) oder aerob (in Gegenwart von Sauerstoff) erfolgen.
Im Zusammenhang mit dem Ende der Lebensdauer von Biokunststoffen werden häufig auch die Begriffe Kompostierung und Kompostierbarkeit verwendet. Sie beziehen sich auf die Durchführung des biologischen Abbaus in aerober Umgebung unter spezifischen Bedingungen, die in zwei Hauptkategorien eingeteilt werden können:
- Die industrielle Kompostierung, die auf speziellen Plattformen durchgeführt wird, wo die Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen u.a. streng kontrolliert werden.
- Heimkompostierung, die unter wenig oder gar nicht kontrollierten Bedingungen, z.B. in Privathaushalten, durchgeführt wird.
Die Fähigkeit von biologisch abbaubaren Kunststoffen, in beiden Bereichen verwendet zu werden, hängt heute von der Einhaltung dieser beiden Hauptnormen ab:
- Die Norm NF EN 13432: 2000, die sich mit der Verwertung von Verpackungen durch biologischen Abbau unter industriellen Kompostierungsbedingungen befasst.
- Die Norm NF T 51-800: 2015, die die Spezifikationen für Kunststoffe behandelt, die für die Kompostierung in Haushalten geeignet sind.
Diese dient heute zum Beispiel als Referenz für die verschiedenen Vorschriften, die insbesondere in Frankreich(siehe unseren Artikel über Einwegkunststoffe) bezüglich der Verwendung vonKunststoffen für Einweganwendungen eingeführt wurden.
Die Norm EN 13432 wird jedoch häufig als Referenz für die biologische Abbaubarkeit angesehen, da biologisch abbaubare Kunststoffe mehrere Kriterien erfüllen müssen, um dieser Norm zu entsprechen:
- Zusammensetzung (gemäß EN 13432): Die Norm legt einen Mindestgehalt an flüchtigen Feststoffen (50%) sowie einen Höchstgehalt an Schwermetallen und Fluor fest, die im Ausgangsmaterial akzeptabel sind.
- Desintegration (gemäß ISO 16929): Dies ist die Fähigkeit des Produkts, sich unter dem Einfluss der Kompostierung zu zerteilen. Der Grenzwert für die Rückweisung liegt bei 10 % der ursprünglichen Masse über dem 2 mm-Sieb nach 12 Wochen Test.
- Biologische Abbau barkeit (gemäß ISO 14855:1999): Der akzeptable Schwellenwert für die biologische Abbaubarkeit liegt bei mindestens 90% insgesamt oder 90% des maximalen Abbaus einer Referenzsubstanz in weniger als 6 Monaten.
- Qualität des Endkomposts und Ökotoxizität (gemäß OECD 208): Er darf nicht durch Verpackungsmaterialien, die dem Kompost zugesetzt werden, verändert werden und darf nicht umweltschädlich sein. Die Norm schreibt vor, dass ökotoxikologische Tests am Endkompost durchgeführt werden müssen und verlangt eine Leistung von mehr als 90% der Leistung des entsprechenden Kontrollkomposts.
Mehrere End-of-Life-Medien für biologisch abbaubare Kunststoffe
Um eine möglichst große Bandbreite an End-of-Life-Umgebungen abzubilden, wurden auch die Kriterien für Desintegration und biologische Abbaubarkeit der Norm EN 13432 angepasst. Die Kriterien für die Zusammensetzung und die Ökotoxizität sind beispielsweise identisch mit denen der Norm EN 13432:
| Bedingungen für den biologischen Abbau | Temperatur | Biologischer Abbau (mehr als 90%) | Zerfall (weniger als 10 % über 2 mm) |
| Industrielle Kompostierung | 50 – 70 °C | Weniger als 6 Monate | Weniger als 12 Wochen |
| Kompostierung im Haushalt | 20 – 30 °C | Weniger als 12 Monate | Weniger als 6 Monate |
| Biologischer Abbau im Boden | 20 – 25°C | Weniger als 24 Monate | Keine Anforderung |
| Biologischer Abbau in Wasser | 20 – 25°C | Weniger als 56 Tage | Keine Anforderung |
| Biologischer Abbau im Meer | 20 – 25 °C | Weniger als 6 Monate | Weniger als 84 Tage |
Die Erfüllung dieser Kriterien führt zu Gütesiegeln, die von Zertifizierungsstellen vermarktet werden.
Biologisch abbaubare Kunststoffe haben alle ihre eigene Abbaukinetik in Abhängigkeit von der jeweiligen Umgebung und haben daher eine unterschiedlich lange Lebensdauer bei der Verwendung. Die Wahl des zu verwendenden Materials muss daher im Hinblick auf die Nutzungsbedingungen und das gewünschte Ende der Lebensdauer des Materials getroffen werden.
Über : NaturePlast ist ein französisches Unternehmen mit Sitz in der Normandie (Ifs – 14), das auf Biokunststoffe spezialisiert ist. Mit mehr als 10 Jahren Erfahrung auf diesem Gebiet verfügt es über das breiteste Portfolio an biobasierten und/oder biologisch abbaubaren Rohstoffen und Compounds in Europa. Mit ihrer Tochtergesellschaft BiopolyNov unterstützt sie 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.