Lebensende von Biokunststoffen

Lebensende von Biokunststoffen

Die chemische Beschaffenheit der einzelnen Biokunststoffe ermöglicht ihre Unterscheidung und Einteilung in zwei Gruppen: biobasierte und/oder biologisch abbaubare Materialien . Diese Unterscheidung spielt auch am Ende der Lebensdauer der Biokunststoffe eine Rolle.

Biokunststoffe, die eine ähnliche Struktur wie bereits existierende Polymere aufweisen (zum Beispiel PET oder biobasiertes PE) bieten dieselben Möglichkeiten der Verwertung durch Recycling am Ende der Lebensdauer wie entsprechende erdölbasierte Produkte. Beim Recycling von Haushaltsverpackungen aus Kunststoff (heute überwiegend Hohlkörper) ist eine Unterscheidung bei der Sammlung und Sortierung mit den aktuell vorhandenen Mitteln technisch nicht möglich. Die biobasierten Versionen können also ebenso wie die konventionellen Materialien recycelt werden, ohne die Qualität des recycelten Kunststoffs zu beeinträchtigen.

Im Gegensatz dazu müssen Biokunststoffe mit neuen chemischen Strukturen wie ein neuer Werkstoff jeweils einzeln betrachtet werden, wobei einige davon zusätzlich noch biologisch abbaubar sind. Dies eröffnet neue Möglichkeiten der Verwertung am Ende der Lebensdauer, zum Beispiel durch Kompostierung oder Methanisierung.

Da die biologische Abbaubarkeit dazu beiträgt, das Plastikmüllaufkommen in der Natur zu senken, kann diese Eigenschaft auch als Funktionalität  angesehen werden, die bei bestimmten Anwendungen und Verwendungszwecken der Materialien genutzt werden kann.

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BIOLOGISCHE ABBAUBARKEIT
BIOLOGISCHE ABBAUBARKEIT UND KOMPOSTIERUNG VON BIOKUNSTSTOFFE

Die biologische Abbaubarkeit eines Polymers ist eine Eigenschaft, die von seiner chemischen Struktur abhängt.

Die französische Agentur für Umwelt und Energie (ADEME) hat sie in ihrem technischen Datenblatt http://www.ademe.fr/plastiques-biodegradables wie folgt definiert:

 

„ Ein Material wird als biologisch abbaubar bezeichnet, wenn seine Zersetzung unter der Einwirkung von Mikroorganismen (Bakterien, Pilze, Algen, etc.) möglich istDabei bilden sich Wasser, CO2 und/oder Methan sowie eventuell bestimmte Nebenprodukte (Rückstände, neue Biomasse), die für die Umwelt ungiftig sind. 

LA grande question est donc très souvent : ce bioplastique se recycle-t-il ?

Es ist insbesondere diese Fähigkeit der Zersetzung, die biologisch abbaubare Polymere von anderen unterscheidet.

Man muss zwischen der Herkunft eines Materials (biobasiert oder konventionell) und seinen Eigenschaften am Ende der Lebensdauer (biologisch abbaubar oder nicht) unterscheiden, die in keinem Zusammenhang stehen.

So gibt es biologisch abbaubare Polymere, die jedoch nicht biobasiert sind (wie PBAT oder PCL), und umgekehrt Polymere, die aus Biomasse gewonnen werden, jedoch nicht biologisch abbaubar sind (zum Beispiel biobasierte PE und PET).

Die Kompostierung ist ein Verfahren, bei dem gärfähige Stoffe in Kompost umgewandelt werden, der später der Bodenverbesserung dient und dessen Fruchtbarkeit erhöht. Es handelt sich hier um einen aeroben biologischen Abbau (unter Einfluss von Sauerstoff), der unter spezifischen Bedingungen abläuft.

Im Zusammenhang mit kompostierbaren Kunststoffen ist oft von zwei Arten der Kompostierung die Rede :

  • Hauskompostierung (auch als Home Compost bezeichnet), die von Privatpersonen unter kaum oder nicht kontrollierten Bedingungen durchgeführt werden kann.
  • Industrielle Kompostierung, die unter geregelten Bedingungen mithilfe spezieller Anlagen erfolgt.


Die beiden Verfahren unterscheiden sich hauptsächlich durch die Temperaturen, die während des biologischen Abbaus der Produkte herrschen und je nach Polymer zu einer anderen Zersetzungskinetik führen, sowie dadurch, ob Mikroorganismen vorhanden sind, die dessen Assimilation ermöglichen.

Ein biologischer Abbau unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoff) liegt bei der Methanisierung vor, die die Erzeugung von Biogas ermöglicht.

BIODÉGRADABILITÉ ET COMPOSTAGE DES BIOPLASTIQUES

La biodégradabilité d’un polymère est une propriété dépendant de la structure chimique de celui-ci. L’ADEME la définit dans sa fiche technique de la manière suivante : « Un matériau est dit biodégradable s’il peut être décomposé sous l’action de micro-organismes (bactéries, champignons, algues…). Le résultat est la formation d’eau, de CO2 et/ou de méthane et éventuellement de sous-produits (résidus, nouvelle biomasse) non toxiques pour l’environnement. » C’est notamment cette capacité à être décomposés qui différencie les polymères biodégradables de ceux ne l’étant pas.

Il convient de bien distinguer l’origine d’un matériau (son caractère biosourcé ou non) et ses propriétés de fin de vie (biodégradable ou non) qui ne sont aucunement liées. On retrouve ainsi des polymères biodégradables mais non biosourcés (comme le PBAT ou le PCL), et à l’inverse des polymères issus de la biomasse mais absolument pas biodégradables (PE et PET biosourcés par exemple).
Le compostage, quant à lui, est un procédé de transformation de matières fermentescibles en compost permettant d’amender les sols en améliorant leur fertilité. Il s’agit ici d’effectuer une biodégradation aérobie (en présence d’oxygène) dans des conditions bien spécifiques.
Dans le domaine des plastiques compostables, deux principaux types de compostages sont souvent évoqués :


  • Le compostage domestique (appelé aussi Home Compost), pouvant être réalisé par un particulier dans des conditions peu ou non contrôlées.
  • Le compostage industriel, étant réalisé sur des plateformes dédiées aux conditions régulées.

Ces deux possibilités diffèrent principalement par la température de réalisation de la biodégradation du produit et par la présence ou non des micro-organismes permettant leur assimilation. Ces facteurs induisent ainsi des cinétiques de décomposition différentes en fonction de la nature des polymères.

La méthanisation, permettant la production de biogaz, repose sur la réalisation de la biodégradation dans des conditions anaérobies (sans oxygène).

NORMES ET CERTIFICATIONS DES PLASTIQUES BIODÉGRADABLES ET COMPOSTABLES

Il existe aujourd’hui plusieurs normes permettant d’évaluer la biodégradabilité des bioplastiques dans différentes conditions :

EN 13432 : 2000

Elle définit quatre critères à respecter (composition, biodégradation, désintégration et qualité du compost) pour les matériaux ou emballages afin d’être valorisé en compostage industriel.

NF T 51-800 : 2015

Cette norme plus récente traite de la capacité des matériaux à être valorisés en compostage domestiqueElle sert notamment de base aux lois régissant l’utilisation de sacs plastiques à usage unique destinés à l’emballage de marchandises au point de vente ainsi qu’aux films de routage ou autres gobelets et assiettes jetables.

Des variantes de ces normes sont également aujourd’hui utilisées afin d’évaluer la biodégradation des bioplastiques dans différentes conditions et milieux tels que le sol ou l’eau de mer.

Sur la base d’essais réalisés selon les normes citées ci-dessus, il est possible d’obtenir des labels commerciaux permettant une communication adaptée.

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