November 2018

Biologisch abbaubare Kunststoffe

Viele von uns haben das schon gemacht: im Garten legt man grossflächig eine schwarze Mulch-Folie aus, um unliebsames Kraut zu ersticken. Die Folie ist nur wenige µm dick und sollte laut Verkäufer nach 4-6 Monaten verrottet sein. Nun liegt die Folie nach 18 Monaten immer noch im Garten und ist nicht abgebaut. Ein Arbeitskollege hat seine biologisch abbaubaren Kaffeekapseln, ein anderer Kollege die biologisch abbaubaren Plastiksäcke im Kompost deponiert, aber beide sind nicht abgebaut worden. Nicht eine einzige Ecke der Kapsel oder des Plastiksacks hat sich zersetzt. Und was ist mit dem PLA Filament, das wir bei Gimelli Engineering wie viele unserer Kunden in einem der 3D Drucker verwenden? Ist die Vorstellung vom biologisch abbaubaren Polymer nur ein schöner Wunsch oder funktioniert das Prinzip wirklich?

Um es vorweg zu nehmen: es existiert und es funktioniert, aber es muss „richtig“ gemacht werden. Differenzieren wir jedoch zuerst die sowohl verführerische, als auch modisch-diffuse Silbe „BIO“:

  • Es gibt Polymere, die aus nachwachsenden Quellen wie Mais oder Zuckerrohr hergestellt werden. Sie werden → bio-based plastics genannt (siehe grünes Oval in der Grafik). Das Gegenstück dazu sind die klassischen, mineralöl-basierten Polymere (fossile-based).

  • Nur weil ein Polymer aus Mais oder Zuckerrohr hergestellt wurde, heisst das noch lange nicht, dass es durch Mikroorganismen abgebaut werden kann. Nur sogenannte biologisch abbaubare Kunststoffe können zersetzt werden → bio-degradable plastics genannt (siehe blaues Oval). Es gibt auch mineralöl-basierte Polymere, die biologisch abgebaut werden können!

Nachfolgend eine Übersicht in Bezug auf Abbaubarkeit und Ausgangsmaterial:

Bild Quelle: European Bioplastics

Der Abbauvorgang ist ein biochemischer Prozess, der durch Mikroorganismen vollbracht wird. Sie zersetzen das Polymer zu CO2, Wasser und Biomasse. Aufgrund von Bedruckungen der Kunststoffe kann es Reststoffe geben wie Schwermetalle und Gifte, die aber aus der Bedruckung stammen und nicht aus dem Kunststoffmaterial. Die Verpackungsnorm EN13432 zum Beispiel beschreibt Testverfahren zur Prüfung der Schwermetall- und Gift-Restmenge in den Abbauprodukten. Der Abbauvorgang wird beeinflusst durch den PH-Wert, die Temperatur, die Feuchtigkeit, Belüftung/Luftabschluss, Aufbereitung des abzubauenden Materials und letztlich von der „Fress-Lust“ oder „Leistung“ der Mikroorganismen.
Ein Privatkompost ist aufgrund seiner Eigenschaften nicht kontrollierten Bedingungen ausgesetzt und ausserdem relativ klein, weshalb der Abbauprozess eher schlecht als recht von statten geht, wenn man einen biologisch abbaubaren Kunststoff hineingibt. In industriellen Kompostanlagen werden die Parameter überwacht und gezielt gesteuert, damit der Abbauprozess kontrolliert und effizient gelingt. Das beginnt mit der Aufbereitung des abzubauenden Materials, welches geschreddert wird, um ausreichend Angriffsfläche für die Mikroorganismen zu bieten. Auch das Umschichten der Kompostmasse geschieht zur richtigen Zeit und ist entsprechend einfacher als beim heimischen Kompost. Laut EN13432 (Anforderungen an die Verwertung von Verpackungen durch Kompostierung und biologischen Abbau) muss kompostierbares Polymer innert 3-6 Monaten soweit abgebaut sein, dass mehr als 90% des Polymers zu CO2, Wasser und Biomasse umgesetzt wurde.

Bild: Möglichkeiten des Kunstoff-Recyclings allgemein

Zurück zu den eingangs erwähnten Beispielen, um sie aufzuklären. Die gekaufte Mulchfolie ist ein PLA-Blend. Biologisch abbaubare Mulchfolien nach EN 17033 zersetzen sich nach 24 Monaten, wenn sie untergepflügt werden. Dies ist in unserem Beispiel im heimischen Garten bisher (noch) nicht durchgeführt worden. Grundprinzip dieser Mulchfolien: sie sollen den Boden abdecken und sich nicht zersetzen, solange sie dort oberflächig liegen. Damit sie nach dem Gebrauch nicht zusammengesammelt und im Abfall entsorgt werden müssen, werden sie untergepflügt und verrotten erst dann wie vorgesehen. Ergo wäre es Zeit, den Spaten zu holen und die Folie im Garten unterzugraben, damit der Test erfolgreich wird. Mehr Informationen dazu sind hier zu finden.

Die Kaffeekapseln und Plastiksäcke sind grundsätzlich für die industrielle Kompostierung vorgesehen, wie wir weiter erfahren haben. Ausnahmen sind ausdrücklich für die Gartenkompostierung entworfene und zertifizierte Kunststoffprodukte. Mehr Informationen dazu sind hier nachzulesen.

Das PLA Filament aus dem Gimelli 3D Drucker ist laut Graphik oben biologisch abbaubar, wenn es aktiv rezykliert wird. Das heisst, dass auch dieses Material nicht für den heimischen Kompost geeignet ist, weil es dort nicht die entsprechend notwendigen Bedingungen zum Abbau gibt.

Bild: Homecomposting – zunehmend beliebt… aber auch richtig gemacht?

Es besteht im heimischen Umgang mit den biologisch abbaubaren Kunststoffen also schnell die Gefahr „biologisch abbaubare Kunststoffe“ mit „Gartenkompostierung“ gleich zu setzen. Dem ist nicht in jedem Fall so. Biologisch abbaubare Kunststoffe sind Realität, erfordern aber in den meisten Fällen entsprechende industrielle Aufbereitung und kontrollierte Kompostierung zur erfolgreichen Zersetzung. Möglicherweise ist die Heimkompostierung in Zukunft möglich, wenn weiterentwickelte Kunststoffe auf dem Markt erscheinen.

Weitere interessante Zusammenhänge können unter European Bioplastics nachgelesen werden, und auch die Norm EN 14995 Bewertung der Kompostierbarkeit von Kunststoffen könnte bei Interesse weiterhelfen.

Nun stellt man sich logischerweise die nächste Frage: wohin also mit biologisch abbaubaren Kunststoffprodukten wie Kaffeekapseln oder Plastiksäcken, wenn die heimische Gemeinde keine entsprechende Sammlung anbietet? In Mailand z.B. ist es schon seit ein paar Jahren Vorschrift, biologische Haushaltsabfälle inklusive biologisch abbaubare Plastiksäcke in einer „braunen Tonne“ zu sammeln. Dort ist man eingerichtet. Und wie sieht das in Ihrer Wohngemeinde aus?

Das Bundesamt für Umwelt (BAFU) hat dazu einen kleinen Leitfaden ins Netz gestellt: Biokunststoff – alles abbaubar?

Fazit:
Rezyklierbare Kunststoffe sind Realität und funktionieren. Aber: Kunststoffrecycling ist nicht gleich Homecomposting. Biologisch abbaubare Kunststoffe benötigen eine entsprechende Behandlung um rezykliert werden zu können, d.h., dass man als Privatperson zwar sammeln kann und sollte, diese Abfälle dann jedoch über z.B. Wertstoffhöfe dem Recyclingkreislauf wieder zuführen muss. Dann funktioniert das System.

Nachsatz:

Wir Menschen müssen schonender mit unseren Ressourcen umgehen und Recycling im Allgemeinen stärken. Überraschenderweise hilft uns dabei die Natur selbst. PET-Kunststoffe (thermoplastische Polyester) gibt es etwa seit den 1950er Jahren. Im Jahre 2016 wurde erstmals im Bakterium Ideonella sakaiensis das PETase-Enzym nachgewiesen, welches dem Bakterium erlaubt, sich von dem durch die Zersetzung von PET anfallenden Kohlenstoff zu ernähren. Hierzu gibt es viele interessante und weiterführende Artikel und Fachberichte im Internet nachzulesen.

Bild: Evolution geht weiter: auf PET spezialisierte Bakterien zersetzen effektiv PET-Flaschen