Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
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Position von Fraunhofer UMSICHT zum Recycling von Biokunststoffen

Hintergrund: Biokunststoffe und deren Recyclingansätze in der öffentlichen Diskussion

Recycling Biokunststoffe
© Fraunhofer UMSICHT
Biokunststoffe im Wertschöpfungskreislauf führen.

Unsere Lebensweise führt zu steigenden Ressourcenverbräuchen (z. B. von Rohöl) und Emissionen (z. B. von CO2). Das gilt auch für den weltweit steigenden Einsatz von Kunststoffen. Ressourcen und Umwelt lassen sich langfristig nur dann schonen, wenn sich unser heutiges Wirtschaftssystem und unser Konsumverhalten verändern. Biokunststoffe, die auf der Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden, können einen Beitrag zu dieser nachhaltigen Entwicklung leisten – sofern es gelingt, diese im Kreislauf zu führen. Um das zu erreichen, müssen die Produkte so gestaltet werden, dass sie nach der Benutzung durch Wieder- und Weiterverwendung und Recycling im Kreislauf bleiben. Idealerweise sollen dadurch keine Abfälle mehr anfallen [1].

Der Anteil von Biokunststoffen ist bisher noch sehr gering: Im Jahr 2016 wurden weltweit 335 Millionen Tonnen Kunststoff hergestellt [2], davon waren 0,6 Prozent Biokunststoffe. Rund 60 Prozent der Biokunststoffe werden in Verpackungen wie zum Beispiel Kunststoffbeuteln zum Transport von Obst und Gemüse eingesetzt.

Im neuen deutschen Verpackungsgesetz, das am 1. Januar 2019 in Kraft tritt, wird in §21 (1) 2 gefordert, den Einsatz von Produkten aus recycelten Kunststoffen (Rezyklaten) sowie von nachwachsenden Rohstoffen zu fördern [3]. In §16 wird daher die schrittweise Erhöhung der Verwertung von Kunststoffabfällen auf 90 Prozent bis 2022 festgelegt, wobei davon 70 Prozent einer werkstofflichen Verwertung zuzuführen sind [3]. Die verstärkte Nutzung von Biokunststoffen und die Sortierung von Kunststoffabfällen stehen im Kontext dieser gesamten ökonomischen Wertschöpfungskette. Fraunhofer UMSICHT hat die Materialgruppe der Biokunststoffe deshalb genauer betrachtet und widmet sich der Frage: Sind Biokunststoffe kreislauffähig?

 

[1] Hiebel, M.; Nühlen, J.; Bertling, J. (2017): Zur Rolle der thermischen Abfallbehandlung in der Circular Economy. Oberhausen. Zuletzt geprüft am: 08.08.2018 DOI: 10.24406/UMSICHT-N-477482 . http://publica.fraunhofer.de/starweb/servlet.starweb?path=urn.web&search=urn:nbn:de:0011-n-4774822

[2] Plastics Europe (2018): Plastics – the Facts 2017: An Analysis of European plastics production, demand and waste data. Zuletzt geprüft am: 08.08.2018. https://www.plasticseurope.org/application/files/5715/1717/4180/Plastics_the_facts_2017_FINAL_for_website_one_page.pdf

[3] Bundesanzeiger Verlag (2017): Gesetz zur Fortentwicklung der haushalts-nahen Getrennterfassung von wertstoffhaltigen Abfällen. Zuletzt geprüft am: 08.08.2018. http://www.bgbl.de/xaver/bgbl/start.xav?startbk=Bundesanzeiger_BGBl&jumpTo=bgbl117s2234.pdf   

 

Fakten und Empfehlungen zum Recycling von Biokunststoffen

  1. Die Vermüllung der Umwelt durch Kunststoffe (Littering) ist ein Problem. Alle Kunststoffprodukte, einschließlich bioabbaubare Kunststoffe, sollen einem zielgerichteten Abfallmanagement zugeführt werden. Ebenso bedarf es einer intensivieren Kommunikation in der Gesellschaft zum Umgang mit Kunststoffen.
  2. Die Mehrfachnutzungen, Reparaturfähigkeit und ein verbessertes Abfallmanagement sind für alle Arten von (Bio-)Kunststoffprodukten anzustreben.
  3. Produkte und Materialien sind möglichst so zu gestalten, dass sie kreislauffähig sind. Designkriterien für die Kreislauffähigkeit sind beispielsweise die Restentleerbarkeit der Verpackungen (d. h. keine Rückstände des Produktes in der Verpackung) und rückstandsfrei trennbare Komponenten (wie z. B. Deckel von Joghurtbechern).
  4. Pfandlösungen wie z. B. bei PET-Flaschen führen zu hohen Rücklaufquoten (94 Prozent) bei hohen Reinheiten und Recyclingraten [4]. Durch neue Pfandsysteme, die von vornherein auf biobasierten Kunststoffen aufbauen, könnte die Verbreitung von Biokunststoffen gesteigert werden.
  5. Eine aus Sicht von Fraunhofer UMSICHT wünschenswerte Kennzeichnung von Recyclingprodukten (z. B. zum Recyclinganteil und zur Qualität) soll den Verbraucher und die Verbraucherin befähigen, sein Kaufverhalten anzupassen.
  6. Auch, wenn die Mengen an Biokunststoffen zurzeit noch gering sind, sollten Sortierversuche mit realen Produkten durchgeführt werden. Damit können die Sortieranlagen und die softwaregesteuerten Kunststofferkennungssysteme optimiert werden für den Fall, dass in Zukunft größere Mengen an Biokunststoffen in die Sortierungen gelangen.
  7. Fraunhofer UMSICHT empfiehlt eine umfassende Nachhaltigkeitsbetrachtung bei der Beurteilung von Biokunststoffen. Die Kreisläufe neuer Werkstoffe sind a priori nicht schlechter als die technisch und ökonomisch (Economy-of-Scale) optimierten Kreisläufe von etablierten Materialien.

 

[4] GVM Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung (2016): Aufkommen und Verwertung von PET-Getränkeflaschen in Deutschland 2015. Zuletzt geprüft am: 08.08.2018. http://www.forum-pet.de/rs/d/2016_09_22_Be-richt_Verwertung%20PET-Getr%C3%A4nkeflaschen%202015.pdf

Biokunststoffe - Wissenschaftliche Einordnung

© Fraunhofer UMSICHT
Grafische Darstellung aller Kunststofftypen und deren mögliche Kombinationen.

Biokunststoffe sind entweder biobasiert oder bioabbaubar oder beides [5]. Biobasiert bedeutet, dass das Material oder Produkt (teilweise) aus Biomasse, z. B. Mais, Zuckerrohr oder Cellulose, erzeugt worden ist. Bioabbaubar beschreibt einen biochemischen Prozess, in dem in der Umwelt vorhandene Mikroorganismen das Material in natürliche Substanzen wie z. B. Wasser, Kohlendioxid und mikrobielle Biomasse umwandeln.

Die Abbaugeschwindigkeit hängt von der Molekülstruktur des Kunststoffs, den Umweltbedingungen (z. B. Feuchte oder Temperatur) sowie der Produktgestaltung (z. B. Dicke des Bauteils) ab. Der Prozess des biologischen Abbaus kann durch standardisierte Prüf- und Zertifizierungsverfahren nachgewiesen werden. Ebenso kann der Gehalt an fossilem und nachwachsendem Kohlenstoff in biobasierten Kunststoffen bestimmt werden.

Anhand der Materialeigenschaft und -herkunft lassen sich vier mögliche Gruppen ableiten:

  1. Nicht biologisch abbaubare Kunststoffe aus petrochemischen Rohstoffen. Darunter versteht man die klassischen oder traditionellen Kunststoffe.
  2. Biologisch abbaubare Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Diese Kunststoffe werden beispielsweise in Bioabfallbeuteln eingesetzt.
  3. Biologisch abbaubare Kunststoffe aus fossilen Rohstoffen. Die Anwendungen sind ähnlich wie in Gruppe 2.
  4. Nicht biologisch abbaubare Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen. Die Gruppe umfasst Kunststoffe, die chemisch gesehen mit denen aus fossilen Rohstoffen identisch sind, z. B. Bio-PE in Kosmetikverpackungen. Sie werden auch als Drop-In-Lösung bezeichnet und machen gut die Hälfte der Biokunststoffe aus.

 

[5] European Bioplastics (2017): Bioplastics market data. Zuletzt geprüft am: 08.08.2018. http://www.european-bioplastics.org/market/

 

Stand: 14.12.2018

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