Biobasierte Kunststoff-Verpackungen

In der Diskussion um nachhaltige Kunststoffe kursieren die unterschiedlichsten Begrifflichkeiten wie Biokunststoffe, Biopolymere, biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe. Einige dieser Materialien existieren bereits seit weit über 100 Jahren: Celluloid zum Beispiel wurde bereits 1855 aus Cellulose hergestellt und gilt als einer der ersten Kunststoffe überhaupt. Tatsächlich hielten fossile, nicht erneuerbare Rohstoffe wie Erdöl oder Erdgas erst ab den späten 1940er Jahren Einzug in die Verpackungsindustrie.

Heute sind wieder verstärkte Bemühungen zu verzeichnen, Kunststoffe vollständig oder mindestens teilweise aus nachwachsenden Ressourcen herzustellen. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale bestehen in der Herkunft und den Eigenschaften der Kunststoffe. Man unterscheidet also, ob der eingesetzte Rohstoff erdölbasiert oder aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wurde. Des Weiteren spielt die Beständigkeit der Kunststoffe eine wichtige Rolle.

Biopolymere ist der allgemeine, chemische Oberbegriff für Biokunststoffe. Dieser umfasst prinzipiell drei Kategorien: abbaubare erdölbasierte Biopolymere, abbaubare und überwiegend biobasierte sowie nicht abbaubare biobasierte Biopolymere. Biokunststoffe sind also biobasiert, biologisch abbaubar oder beides zugleich. Dabei ist es wichtig, zwischen diesen beiden Sachverhalten zu unterscheiden:
Biobasierte Kunststoffe bestehen zum Teil aus der gleichen chemischen Basis wie die traditionellen fossilen Kunststoffe, werden aber zu einem wesentlichen Teil oder sogar vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Die neueren biobasierten Kunststoffe lassen sich untergliedern in jene, die auf chemisch neuartigen Polymeren basieren, wie Polylactide (PLA) oder Polyhydroxyalkanoate (PHA) und so genannte Drop-ins, also bekannte Polymere, in deren Herstellung fossile Rohstoffe ganz oder teilweise durch nachwachsende Rohstoffe wie Bio-PE ersetzt wurden. Sie sind mit den erdölbasierten Varianten chemisch identisch.

Der Begriff biobasiert sagt also etwas über die Herkunft des Materials aus, aus dem die Kunststoffe hergestellt werden. Das bedeutet nicht zwangsläufig, dass die Kunststoffe auch biologisch abbaubar sind. Bei biologisch abbaubaren Kunststoffen hingegen erfolgt der biologische Abbau im Rahmen eines chemischen Prozesses, in dem in der Umwelt vorhandene Mikroorganismen den Kunststoff in natürliche Substanzen wie Wasser, Kohlendioxid, Salze und Biomasse umwandeln. Biologisch abbaubare Kunststoffe können sowohl erdölbasiert als auch biobasiert sein.

Die wichtigste Rohstoffquelle für biobasierte Kunststoffe ist pflanzliche Biomasse, zum Beispiel Cellulose und Lignin aus Holz, Stärke aus Mais, Weizen und Kartoffeln, Zucker aus der Zuckerrübe oder Zuckerrohr, Öle aus Raps, Sonnenblumen und Soja oder aus exotischen Ölpflanzen wie Öl- und Kokospalmen, die in „grünes“ Ethanol umgewandelt werden. Die am Markt verfügbaren biobasierten Kunststoffe decken mittlerweile ein breites und technisch anspruchsvolles Einsatzspektrum ab. In einigen Bereichen lassen sich petrochemische Kunststoffe problemlos durch biobasierte ersetzen.

Biobasierte Kunststoffe schonen fossile Ressourcen und tragen damit ein Stück zur zukünftigen Versorgungssicherheit bei. Auf dem heutigen Stand der Entwicklung leisten sie einen Beitrag zum Klimaschutz, indem sie einen reduzierten ökologischen Fußabdruck, das heißt geringere CO2-Emissionen im Vergleich zu erdölbasierten Kunststoffen erzeugen. Während der Wachstumsphase nehmen die Pflanzen CO2 auf, welches durch die Weiterverarbeitung zu Ethanol und Polyethylen gespeichert bleibt.

Die Anwendungsbereiche von biobasierten Kunststoffen sind vielseitig: von Flaschen und Einweggeschirr über Spielzeug und Autoteile bis hin zu Blumentöpfen und Kaffeekapseln. Doch gerade bei Verpackungen für Medikamente und Nahrungsmittel sind die Anforderungen an den Produktschutz elementar. Wie hoch muss die Sauerstoffbarriere sein? Wie viel Feuchteschutz ist notwendig? Welche Haltbarkeit hat ein Produkt, das mit biobasierten Kunststoffen verpackt ist?

Mit Sanner Biobase hat der Verpackungsspezialist Sanner kürzlich eine biobasierte Verpackung aus nachwachsenden Rohstoffen für Brausetabletten eingeführt. Die Brausetabletten-Verpackung besteht zu 90 % aus nachwachsenden Rohstoffen und ist recycelbar. Die Eigenschaften der Gesamtverpackung sind mit herkömmlichen Brausetablettenverpackungen vergleichbar. Die Haltbarkeitsdauer der Tabletten lässt sich dank hohen H2O-Barriereeigenschaften verlängern. Im Hinblick auf die Handhabung bietet die Verpackung Verbrauchern außerdem eine hochwertige Haptik und Optik: Die Tablettenröhre lässt sich bedrucken oder auch mit einem IML-Etikett versehen.

Für die neue biobasierte Brausetabletten-Verpackung wurde die Ökobilanz einer Röhre mit einem Durchmesser von 27 mm und einem Fassungsvermögen von ca. 15-20 Brausetabletten von dem unabhängigen Beratungsunternehmen Forestfinest Consulting (FFC) im Vergleich zu einer erdölbasierten Variante ermittelt. Die Erhebung erfolgte nach dem „Cradle to Gate“-Ansatz – also von der Materialbeschaffung bis zum Werkstor – und umfasst die Lebenszyklus-Phasen der Materialbeschaffung, Rohstofftransport, Vorverarbeitung des Materials, sowie die Produktion der Verpackung.

Im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen erzielt die biobasiert Brausetabletten-Verpackung demnach eine Einsparung der Emissionen in Höhe von rund 15 % an CO2-Äquivalent (CO2e). Das entspricht ca. 7,3 t CO2e je eine Million Röhren. Dies wiederum entspricht ungefähr den jährlichen CO2e-Emissionen von vier Mittelklasse-KFZ oder den durchschnittlichen CO2e-Emissionen eines Menschen pro Jahr.   

Noch machen Biokunststoffe erst 1 % der jährlich produzierten Kunststoffmenge aus. Doch der Verband
European Bioplastics geht in einer gemeinsam mit dem Forschungsunternehmen Nova-Institut erstellten Marktübersicht von einer Steigerung der weltweit produzierten Menge an Biokunststoffen von 2,11 Mio t im Jahr 2019 bis auf ca. 2,43 Mio. t im Jahr 2024 aus, von denen knapp die Hälfte auf biobasierte Kunststoffe entfallen wird. Optimierungspotenzial gibt es bis dahin genug: Noch liegen die Herstellungskosten deutlich über denen herkömmlicher Kunststoffe. Auch die Verarbeitung ist längst nicht bei allen Materialien final definiert. Vor allem aber geht es darum, eine Balance zwischen Wirtschaftlichkeit und Versorgungssicherheit unter Berücksichtigung der Nachhaltigkeitsaspekte sicherzustellen.

Wie wollen wir in Zukunft recyceln? Wie können wir Gewicht und unnötige Verpackungen vermeiden, ohne den Produktschutz zu gefährden? Wie lassen sich neue Konzepte in die drei Säulen nachhaltigen Handelns (ökologisch, sozial und ökonomisch) integrieren? Technische Revolutionen geschehen nicht über Nacht. Entsprechend muss auch nicht jedes Produkt und jede Verpackung gleich aus Biokunststoffen gefertigt werden. Vielmehr geht es jetzt darum, die ersten Schritte zu wagen und bei den richtigen Produkten anzufangen – zum Beispiel bei Brausetabletten.