Danone war unter den Ersten, die es in breiter Masse eingesetzt haben. Mehr als zwanzig Jahre ist es her, dass der französische Lebensmittelkonzern erste Joghurtbecher in Umlauf gebracht hat, die kompostierbar waren. Vor etwa 13 Jahren kam dann der Launch der Activia-Joghurtbecher mit dem Biokunststoff PLA. Das Material für PLA wurde aus Mais gewonnen, was laut der Unternehmensführung aber nur der Anfang sein sollte: Mittelfristig wolle man auf „landwirtschaftliche Reststoffe zurückzugreifen und PLA-Verpackungen wieder zu PLA recyceln“.
Im Jahr 2020 kündigte das niederländische Biochemie-Unternehmen Avantium an, neue Bio-Polymere zu entwickeln, die vor allem in Getränkeflaschen Einsatz finden sollen. Die Basis: nachhaltig angebaute Zuckerpflanzen. Konzerne wie Carlsberg, Coca-Cola und Danone wurden als Entwicklungspartner genannt.
Große Pläne also, unterstützt von großen Namen. Warum findet man dennoch so wenig realisierte Verpackungen im Markt?
Kunststoffe: Fast ausschließlich konventionell
Es erinnert ein wenig an David gegen Goliath. Rund 98 Prozent aller Polymere – vulgo Plastik – basieren auf Erdöl und seinen Produkten. Nur zwei Prozent der Gesamtmenge sind biobasiert.
Kunststoffe sind aus der Verpackung bislang schlecht wegzudenken und die Absatzmengen zeigten seit Jahrzehnten nur nach oben. Vieles kann heute aber schon substituiert werden, etwa durch Faser-Verpackungen aus nachwachsenden Rohstoffen, durch Reduktion von Verpackung oder durch einen Wechsel auf wiederverwendbare Behälter im Mehrweg oder durch wiederbefüllbare Behälter des Verbrauchers. Aber speziell bei der Verpackung von Lebensmitteln gibt es noch immer sehr oft eine hohe Kunststoff-Durchdringung, obwohl manche faserbasierte Verpackungen und Alternativ-Barrieren den gleichen Schutz bieten können. “Eine Umstellung bedeutet ja in der Regel mehr als nur ein Materialwechsel, die komplette Lieferkette muss dabei betrachtet werden. Wenn es eine Umstellung des Rohstoffs ist (von Fossilem PE auf Bio-PE), ist es meist eine reine Frage des Geldes, denn die biobasierten Lösungen sind in der Regel teurer. Wenn man von PE auf PLA wechselt - unter der Annahme, dass PLA die gleichen Barriere-Anforderungen erfüllt - müssen alle Maschinen neu justiert werden, die Lagerzeiten müssen beachtet werden, die klimatischen Bedingungen auf dem Transportweg und Zielland und vieles mehr. Manchmal scheitert der Wechsel aber schon einfach an der verfügbaren Menge”, sagt Pacoon-Geschäftsführer Peter Désilets.
Bio-basierte Kunststoffe sind da teilweise eine naheliegende Lösung. Sie entstehen durch Polymerisation von nachwachsenden, nicht-fossilen Stoffen und sind in vielen Fällen auch biologisch abbaubar.
Worum es geht: Was sind Biokunststoffe? Und was sind biobasierte Kunststoffe?
Biokunststoff ist im Grunde schon ein überholter Begriff - zumindest im Deutschen. Denn Kunststoffe sind inzwischen auch im Verpackungsgesetz geregelt als chemisch veränderte Stoffe. Stoffe, die nicht chemisch verändert werden, fallen dann auch gar nicht unter Kunststoffe. Das betrifft viele Materialien wie Stärke, Barrierebeschichtungen etc. Das hat auch finanzielle Auswirkungen.
Aber bleiben wir mal bei dem Begriff ‘Biokunststoff’. Genau genommen, handelt es sich um „Kunststoffe“, die entweder einen biologischen Ursprung haben und/oder biologisch abbaubar sind. Häufig wird der Begriff aber noch mit biologisch, abbaubare Stoffe verwechselt. Das wiederum bringt eine gewisse Unschärfe, die dem Thema nicht besonders nützlich ist. Peter Désilets sagt: “Leider ist das Thema noch komplexer geworden durch die Gesetzgebung. Denn inzwischen fallen früher klar definierte ‘Biokunststoffe’ wie PLA auch unter Kunststoffe, die für manche Einwegprodukte wie etwa Strohhalme verboten wurden. Sie werden damit faktisch einem PE oder PP gleichgesetzt, die zu ca. 99 % aus Erdöl stammen. Wenn es nämlich darum geht, wie diese Stoffe in Packungen eingesetzt werden und wie sie entsorgt werden, wird unterschieden in chemisch veränderte Stoffe - worunter auch PLA fällt - oder nicht chemisch veränderte Stoffe. Die letzteren dürften dann auch nicht mehr Kunststoff genannt werden. Aber es gibt dazu noch keinen neuen Begriff, derzeit ist das also noch eine Grauzone.”
Die Unterscheidung zwischen biobasierten und biologisch abbaubaren Kunststoffen ist aber entscheidend, um die Umweltauswirkungen und die Anwendbarkeit dieser Materialien zu verstehen. Biobasierte Kunststoffe werden aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, wie beispielsweise aus Pflanzenölen, Stärke oder Cellulose. Diese Materialien können in der Herstellung fossil basierte Kunststoffe ersetzen, was in der Regel zu einer Verringerung des CO2-Ausstoßes führt.
Warum biobasiert nicht gleich nachhaltig ist
Allerdings bedeutet die biobasierte Herkunft nicht automatisch, dass diese Kunststoffe auch biologisch abbaubar sind. Biobasierte Kunststoffe wie Bio-Polyethylen oder Bio-Polypropylen haben die gleichen Eigenschaften wie ihre fossil-basierten Pendants und sind daher nicht kompostierbar oder biologisch abbaubar.
Auf der anderen Seite gibt es auch wenige biologisch abbaubare Kunststoffe, die aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden können. Diese Materialien sind so konzipiert, dass sie unter bestimmten Bedingungen abgebaut werden können. Jedoch ist der Abbau oft nur in industriellen Kompostieranlagen oder bestimmten Umgebungen effizient, was bedeutet, dass sie in der Natur nicht unbedingt schneller abgebaut werden als herkömmliche Kunststoffe. Ein Beispiel für ein gut abbaubaren fossilen Kunststoff ist PVOH - der auch gern als Barriere in Verpackungen eingesetzt wird. Spül- und Wasch-Pods bestehen manchmal auch aus diesem Stoff, der sich dann beim Waschen auflöst.
Vielfältig sind auch die möglichen Grundstoffe. Stärke und Cellulose aus Zuckern werden eingesetzt, aber auch Zuckerrüben, Zuckerrohr und Mais oder bestimmte Hölzer, aus denen man wiederum Cellulose gewinnt. In der langen Liste der Ausgangsstoffe stehen auch Pflanzenöle, Gelatine und viele andere.
Eine Erfindung der jüngsten Zeit sind Biokunststoffe übrigens nicht: Schon vor 150 Jahren entstand mit Celluloid einer der ersten Biokunststoffe. Auch Gummi oder Cellophan gehören dazu, ebenso PLA, Bio-PET oder Bio-PE.
Fossilfrei, recycelbar, biologisch abbaubar: Was für Bioplastik spricht
Die potenziellen Vorteile der Biokunststoffe liegen auf der Hand. In erster Linie spricht für sie, dass an ihrer Entstehung keine fossilen Rohstoffe beteiligt sind. Sammelt man die entsprechenden Verpackungen über die etablierten Kreisläufe, kann man sie zudem durch Verbrennung in Energie umwandeln.
Noch besser wird die Bilanz, wenn es sich um recycelbare Kunststoffe handelt, wie zum Beispiel um Bio-Polypropylen oder Bio-Polyethylen. Die chemische Struktur dieser so genannten Drop-in-Biokunststoffe ist jener von herkömmlichem PP oder PE identisch, sie verhalten sich daher auch im Recycling wie ihre etablierten Geschwister.
Und schließlich gibt es noch die Gruppe jener Biokunststoffe, die biologisch abbaubar sind. Sollten diese Verpackungen also nicht ordentlich entsorgt werden, zersetzen sich einige Stoffe wenigstens und hinterlassen Natur keine oder zumindest weniger schädliche Reste. Aber Abbaubarkeit hängt von vielen Faktoren ab, sagt Peter Désilets: “Aber Vorsicht: Nicht jeder biologisch abbaubare Stoff baut sich unter allen Bedingungen ab. Sei es die trockene Wüste, das salzige Meer, der Süßwasserfluss in den Tropen, der modrige, schattige Waldboden oder die Deponie. Wenn die Kombination aus Luft, Licht und Temperatur nicht passt, dann wird’s schwer mit der Abbaubarkeit. So auch auf dem Kompost im eigenen Garten - nur der gut gepflegte Kompost sorgt für guten Nährstoffboden.”
Infrastruktur und Prozesse: Was gegen Bioplastik spricht
Wo ist also das Problem? Für Peter Désilets, Geschäftsführer der auf nachhaltige Verpackung spezialisierten Agentur Pacoon, ist es in erster Linie ein Thema der Infrastruktur. Die ist für Sortierung und Recycling in vielen Ländern ganz einfach nicht vorhanden. “In den meisten EU-Ländern werden Biokunststoffe nicht gefördert, damit sind die Einsatzmengen gering und für die kleinen Kapazitäten rentiert sich keine eigene Sortierung aus dem Gelben Sack oder ein längerer Prozess im Wertstoffhof. Bei Gartenabfällen stören diese Produkte meist, weil sie sich langsamer abbauen als der gewöhnliche Gartenabfall aus Blättern, Gras und kleine Zweigen”, so Désilets.
Ein weiteres Hindernis sind die fehlenden Prozessketten. Während die für Erdöl-basierte Produkte längst etabliert sind, fehlt es im Zusammenhang mit den biobasierten Kunststoffen an allen Ecken und Enden an Kapazitäten. Schon vor fast zehn Jahren hat die Biokunststoff-Branche rapide wachsende Produktionen in Aussicht gestellt. Heraus gekommen sind langsam aber stetig wachsende Mengen. "Aus den meisten bekannten biologischen Rohstoffen können Kunststoffe oder chemisch unveränderte Stoffe für Verpackungen hergestellt werden, das Wissen dazu ist vorhanden. Die Krux liegt aber an den Raffinerien, die die Mengen produzieren. Diese müssen aufgebaut werden und dazu braucht es Absatzmengen, um die Investitionen wieder zu verdienen", erklärt Désilets.
Wenn die Verbraucher:innen zweifeln – Verpackung unter Greenwashing-Verdacht
Hinzu kommt ein gewisses Imageproblem. Angesichts der erhöhten Sensibilität der Konsument:innen gegenüber Greenwashing bewegt man sich mit Bio-Kunststoffen auf schmalem Grat.
Danone musste das erleben. Der Konzern kooperierte bei der Entwicklung seiner Joghurtbecher mit dem WWF Deutschland und ließ sich die positiven Eigenschaften des Materials vom Heidelberger Institut für Energie- und Umweltforschung bestätigen. Demnach verursache die Produktion des neuen Bechers um 25 Prozent weniger Treibhausgase und ließe sich der Verbrauch an fossilen Rohstoffen um 43 Prozent senken. Dass der Mais nach sozialen und ökologischen Kriterien produziert werde, zertifiziert das Siegel nach ISCC-Standard. Und dennoch hagelte es Kritik.
“Leider war der Launch kommunikativ etwas ‘übertrieben’, weil Danone sagte, der Becher wäre somit besser als der Standard-PS-Becher aus Polystyrol. Jedoch waren zum damaligen Zeitpunkt beide Bechcr gleichauf - was an sich etwas Positives war. Jedoch stieß die Aussage bei der Deutschen Umwelthilfe auf Abneigung, die Joghurt gern in Mehrweg sehen würde. Daher ging die Umwelthilfe vor Gericht und forderte die Unterlassung der Aussage und der Fall ging durch die Presse - und viele Molkereikonzerne freuten sich, dass der Wettbewerber abgestraft wurde. Der Verbraucher hat von allem nichts mitbekommen. Aber der Fall führte dazu, dass jahrelang sich kaum ein Unternehmen traute, sich mit nachhaltigeren oder gar biobasierten Verpackungslösungen an die Öffentlichkeit zu gehen. Eine an sich lobenswerte Initiative wurde somit durch die Kommunikation in Negative umgekehrt”, so Peter Désilets über die Notwendigkeit einer durchdachten Nachhaltigkeitskommunikation.
Verhindert Biokunststoff Recycling und Kompostierung? Und wie sieht es mit den Agrarflächen aus?
Ein gewichtiges Argument betrifft die Psychologie der Konsument:innen. Und das hat wiederum mit den unklaren Begrifflichkeiten zu tun. So suggeriere das Wort „Bioplastik“, die Verpackungen würden in der Natur oder durch Kompostierung rasch und rückstandslos zerfallen – was zu einer Einwegkultur führe, weil viele Verbraucher:innen gar nicht auf die Idee kämen, die Verpackungen zu recyceln. In der Realität ist dieser Fall jedoch nicht eingetreten.
Und auch diejenigen, die richtige Entsorgung ernstnehmen, haben es nun nicht gerade leichter. Die ohnehin grassierende Verunsicherung der Verbraucherinnen und Verbraucher, was nun in die Biotonne, in den Gelben Sack, in den Restmüll oder auf den Kompost soll, wird nicht unbedingt geringer, zumal einige Unternehmen kommunizieren, manche Biokunststoffe könnten über die Biotonne entsorgt werden. Das ist aber rechtlich nicht zulässig, weil die Biotonne kein anerkannter Entsorgungsweg ist. Genau genommen macht man sich dadurch strafbar.
Dem oft gehörten Argument, man dürfe Anbauflächen nicht für Industrieproduktion verwenden, hält Peter Désilets zwei starke Argumente entgegen: Einerseits entspricht die Fläche, die für Biobasierte Kunststoffe verwendet wird, nicht einmal einem Hundertstel von jener, deren Anbau der reinen Energiegewinnung dient. Und andererseits ist die Fläche, die für letztlich weggeworfene Lebensmittel allein in Deutschland verschwendet wird, so groß wie der weltweite Agrarland-Bedarf in Sachen Biokunststoffe. Konkurrenz um alternative Flächennutzungen nennt auch das Umweltbundesamt als Argument, warum es biobasierte Kunststoffe nicht für umweltfreundlicher als die konventionellen hält – es sei denn, man würde für die Herstellung biobasierter Kunststoffe Reststoffe verwenden, beispielsweise aus der Landwirtschaft. Leider verschließt das Energieministerium die Augen sehr schnell, wenn es um die Agrarflächennutzung für Bioenergie geht. Sinnvoller wäre es auf jeden Fall, die Pflanzen erst für Verpackungen zu nutzen, diese ggf. zu recyclen und am Ende des Lebenszyklus zu verbrennen und somit die Energie zu nutzen - oder als Nährstoff für Böden durch Kompostierung.
Womit ein drittes Argument ins Spiel kommt: Immer häufiger dienen nicht Pflanzen, sondern biogene Abfälle als Rohstoff.
PLA, Lebensmittelreste, neue Pfandsysteme für Plastik: Warum die Kunststoff-Forschung Mut macht
Die Diskussion über Biokunststoffe mag ein wenig im Dornröschenschlaf versunken sein – die entsprechende Forschung ist es nicht. Und Dornröschens Erwachen war ja bekanntlich ein triumphales.
Das Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe der Hochschule Hannover (IfBB) verfolgt gleich mehrere Ansätze. Im Forschungsprojekt „AddEgg“ etwa geht es darum, die Unmengen an Eierschalen, die in der industriellen Lebensmittelproduktion anfallen, der Kunststoffindustrie zuzuführen. Das enthaltene Calciumcarbonat hat das Potenzial, Lebensdauer, Funktionalität und Nachhaltigkeit von Biokunststoffen zu steigern.
Geforscht wird auch an Möglichkeiten, umweltfreundliche und kreislauffähige Mehrwegschalen mit Deckel aus biobasierten Kunststoffen zu entwickeln, die im deutschen Pfandsystem für Essen „To go“ zirkulieren und gleichzeitig durch Recycling am Ende ihres Lebenszyklus im Materialkreislauf bleiben. Selbst Spargel-Schalen hat man hier als alternativen Rohstoff im Auge. Gleichzeitig beteiligt sich das IfBB an einem Test für ein neues Pfandsystem für Mehrweggeschirr. Die Forscher:innen wollen bio- und Erdöl-basierte Kunststoffe sowie Rezyklate vergleichen und ein marktreifes Produkt entwickeln, das den Einsatz von Einweggeschirr minimiert.
Die IfBB-Forscher:innen arbeiten außerdem an Getränkekisten aus biobasierten Polymeren oder an Kunststoffverpackungen für Lebensmittel aus Polymilchsäure-Blends. Die PLA gelten als besonders zukunftsträchtig, da sie biologisch abbaubar sind und vor allem PE und PP-Verpackungen ersetzen können. PLA steht auch im Fokus einer Forscher:innengruppe am Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung IAP. Sie entwickelte ein flexibles und recycelbares Folienmaterial, das als Verpackung, aber etwa auch in der Automobil- oder Textilindustrie Anwendung finden kann. Das Material wird mittlerweile von der Firma Polymer-Gruppe als neuartiger Biokunststoff kommerziell hergestellt.
Ein Team an der Virginia Tech will Mikroorganismen dazu einsetzen, Lebensmittelabfälle in Fette umzuwandeln, aus denen dann wiederum Bioplastics entstehen. Das wären zwei Fliegen mit einer Klappe: Die Abfälle würden sinnvoll genutzt, und gleichzeitig würden die kompostierbaren Materialien einen Beitrag zur Vermeidung von Mikroplastik und letztlich Millionen Tonnen Kunststoff vor allem in den Weltmeeren leisten.
Aber nicht nur an Land gibt es Ressourcen für biobasierte Stoffe, Verpackungen und Barrieren. Auch im Wasser wird fleißig ‘gesammelt’ und nach Analogien für Verpackungsbestandteilen geforscht. Seegras ist vielen Strandurlaubern gern ein Dorn im Auge, es soll aber als Faserstoff zum Einsatz kommen. Alginate können Folien oder Barrieren mit besonderen Funktionalitäten hervorbringen, die auch schon zum Einsatz kommen. Muscheln, die sich an nasse Felsen kleben und auch rauher See trotzen, sollen als Ressource für Klebstoffe dienen. Und auch aus sonstigen Abfällen werden neue Ressourcen gewonnen. Das Abwasser aus dem Papierrecycling soll viele wichtige Mineralien und Metalle enthalten, die man wiedergewinnen möchte. Stoffe, die gestern noch den ‘Bach runter gingen’, sollen zukünftig wieder im Kreislauf geführt werden.
“Biobasierte Stoffe könnten für viele Themen eine Lösung darstellen, die gerade stark diskutiert werden. Dazu sollten sich aber die Politik und die Branche auf die wesentlichen Ziele konzentrieren: CO2-Reduktion und Kreislauffähigkeit bzw. Umweltschutz. Biobasierte Rohstoffe als Ersatz für aufwändig gewonnene Rezyklate z.B. aus dem chemischen Recycling sind dramatisch CO2-ärmer herzustellen und bereits produktionstechnisch entwickelt. Man müsste nur die Kapazitäten von der Bioenergie-Gewinnung und ‘-Verbrennung’ auf die Verpackungsnutzung umlenken, um die Verfügbarkeit sicherzustellen. Das würde auch den Preis reduzieren. Das geht schneller und billiger als neue Verfahren für chemisches Recycling zu entwickeln, die wiederum mechanisches Recycling beeinträchtigen”, so Désilets.