Als Biokunststoff werden Kunststoffe bezeichnet, die auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden. Nach einer alternativen Definition sind Biokunststoffe alle biologisch abbaubaren Kunststoffe unabhängig von ihrer Rohstoffbasis, welche alle Kriterien zum Nachweis der biologischen Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit von Kunststoffprodukten erfüllen. Während die erste Definition nicht oder nur schwer abbaubare Kunststoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe einschließt, werden nach der zweiten Definition diese ausgeschlossen und biologisch abbaubare Kunststoffe auf Mineralölbasis mit eingeschlossen. Die Brockhaus-Enzyklopädie definiert Biokunststoffe als kunststoffanaloge Werkstoffe, die vollständig oder zu überwiegenden Anteilen aus Biopolymeren erzeugt und unter Anwendung der für Kunststoffe üblichen Verfahren modifiziert werden. Biobasierte Kunststoffe sind heute in erster Linie Stärkewerkstoffe, Polymilchsäure (PLA) und Cellulosewerkstoffe. Sie spielen beispielsweise bei Verpackungen für Lebensmittel, deren Haltbarkeit zwei Wochen nicht überschreitet, eine Rolle. Neben den seit einigen Jahren am Markt befindlichen Polymeren auf Stärke- oder Milchsäurebasis wird in Zukunft die Herstellung von Kunststoffen wie PE, PP oder PVC auf Basis nachwachsender Rohstoffe hinzukommen.

Verpackung aus Biokunststoff

Abzugrenzen sind Biokunststoffe von anderen Biowerkstoffen wie den Verbundwerkstoffen, zu denen etwa die Wood-Plastic-Composites (WPC) gehören und bei denen biogene Anteile wie Holzmehl oder Naturfasern mit fossilen Kunststoffen oder Biokunststoffen kombiniert werden, und naturfaserverstärkten Kunststoffen. Allerdings sind auch Mischformen wie naturfaserverstärkte Biokunststoffe denkbar und werden teilweise realisiert.

Biokunststoffe werden zu Formteilen, Halbzeugen oder Folien verarbeitet. Sie dienen entsprechend ihrer Abbaueigenschaften vor allem als Material für Verpackungen, Cateringprodukte, Produkte für den Garten- und Landschaftsbau, Materialien für den medizinischen Bereich und andere kurzlebige Produkte.

Der Bio-Anteil im globalen Kunststoffmarkt wächst

So wurden 2011 weltweit bereits etwa 1,2 Millionen Tonnen Biopolymere mit einem Marktvolumen von 4,5 Milliarden Euro hergestellt. Angesichts einer Weltproduktion von rund 280 Millionen Tonnen Kunststoffen im vergangenen Jahr fällt der geringe Anteil dieser Werkstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen kaum ins Gewicht. Prognosen zufolge wird sich jedoch ihr Anteil in den nächsten Jahren durch neu zu erschließende Produktfelder und ihre im Vergleich geringeren Rohstoffpreise deutlich erhöhen.

Experten schätzen, dass unter geeigneten Bedingungen etwa zehn Prozent der gesamten Kunststoffproduktion beziehungsweise 70 Prozent der Kunststoffverpackungen durch Bioplastik-Produkte substituiert werden können. Für die USA wird ein jährliches Wachstum des Bedarfs an bioabbaubaren Kunststoffen von mehr als 15 Prozent bis 2012 prognostiziert, der Gesamtbedarf soll von 350.000 auf 720.000 Tonnen pro Jahr steigen.

Kein Wunder also, dass vor diesem Hintergrund immer mehr Kongresse und Fachveranstaltungen sich mit den Potenzialen der neuen Werkstoffe und ihrem Einfluss auf den Kunststoffmarkt beschäftigen (siehe Textende). Auch die Politik ist aufmerksam geworden. Mitte Februar hat die EU-Kommision ihre EU Bioökonomie-Strategie mit dem Titel „Neuerungen für nachhaltiges Wachstum: Eine Bioökonomie für Europa“ vorgestellt. Sie soll den Wandel von einer fossil-basierten zu einer nachhaltigen, biobasierten Wirtschaft in Europa fördern. Der Fokus liegt auf unterstützenden Maßnahmen für Forschung und Entwicklung von neuen, biobasierten Technologien. „Die Strategie ist ein guter Anfang“, kommentiert dazu Andy Sweetman, Vorstandsvorsitzender von European Bioplastics, Verband der europäischen Biokunststoff-Industrie. Er begrüßt den politischen Vorstoß und erhofft sich in einem weiteren Schritt konkrete Maßnahmen für den Biokunststoff-Markt. Dass hier Bewegung herrscht, zeigt sich in immer mehr Produkten und Anwendungen, die Designer und Entwickler aus Biopolymeren gestalten und herstellen lassen.

Innovation Biowerkstoff

Betrachtet man rein die Produkte aus bio-basierten Kunststoffen und lässt die naturfaserverstärkten Werkstoffe außen vor, scheinen die Folienhersteller im Markt die Nase vorn zu haben. Die bekanntesten Produkte dürften hier die kompostierbaren Einkaufstüten sein, die mittlerweile fast jeder Supermarkt anbietet. In der Landwirtschaft sind es die Agrarfolien, die einfach untergepflügt werden können. Nicht nur die Verpackungsindustrie setzt immer mehr auf „Bio“. Auch Produkte wie Einweggetränkebecher, komplettes Einweggeschirr oder Anwendungen im Bausektor sind im Kommen. Die Spielwarenindustrie findet auch immer mehr Gefallen an den neuen Werkstoffen. Kürzlich wurde eine Spielwarenserie zusammen mit anderen Produkten mit einem Innovationspreis ausgezeichnet:

Auf dem „Internationalen Kongress zu bio-basierten Kunststoffen und Verbundwerkstoffen“ des nova Instituts, Hürth, haben die drei Unternehmen Naporo (Platz 1), Martin Fuchs Spielwaren (Platz 2) sowie Resopal (Platz 3) den Innovationspreis „Biowerkstoff des Jahres 2012″ erhalten. Mit dem Preis sollen neue bio-basierte Werkstoffe in einer konkreten Anwendung ausgezeichnet werden. Als reine Kunststoffanwendung belegte das spritzgegossene Kinderspielzeug aus modifiziertem PLA den zweiten Rang. Das Unternehmen Martin Fuchs Spielwaren aus Zirndorf produziert seine Spielwarenserie „spielstabil bioline“ auf Basis des neu entwickelten PLA Compounds Naturegran PV 6930, das zu 68 Prozent aus nachwachsenden Rohstoffen besteht. Das Spielzeug weist eine gute Materialfestigkeit bei hoher Schlagzähigkeit auf.

Auf dem Kongress wurden unter anderem auch neue, in der Entwicklung befindliche Biowerkstoffe vorgestellt. So arbeitet beispielsweise die schwedische Innventia an Carbonfasern aus Lignin und die schwedische Södra am Werkstoff DuraPulp aus PLA und Zellulosefasern, der bald auch spritzgussfähig sein wird (MouldPulp).

Michael Carus, Geschäftsführer des Veranstalters nova-Institut, nannte Marktzahlen zu Biowerkstoffen: So werden in Europa bereits über 360.000 Tonnen Bio-Verbundwerkstoffe eingesetzt, davon 145.000 Tonnen Naturfaser-verstärkte Werkstoffe vor allem in der Automobilindustrie und über 215.000 Tonnen Wood-Plastic-Composites (WPC) in der Bau- und Automobilindustrie sowie im Konsumgüterbereich. Weltweit haben WPC bereits ein Marktvolumen von drei Millionen Tonnen erreicht und gehören damit zu den schnellst wachsenden Werkstoffgruppen überhaupt. Aber auch bio-basierte Kunststoffe zeigen jährlich zweistellige Zuwachsraten. Sollten sich in den unterschiedlichen Branchen Produkte aus bio-basierten Werkstoffen weiter durchsetzen – und danach sieht es zur Zeit aus -, könnte das eine interessante Chance für die Kunststoffverarbeiter sein, sich noch stärker mit den neuen Rohstoffen auseinanderzusetzen.

Neuer Kunststoff für bioabbaubare Mulch-Folien

Der Rohstoffhersteller BASF in Ludwigshafen hat vor kurzem ein weiteres bio-abbaubares Kunststoffcompounds auf den Markt gebracht. Mit Ecovio F Mulch erweitert das Unternehmen die Reihe seiner Biokunststoffe um eine Variante zur Herstellung von Agrarfolien. Im Gegensatz zu Ackerfolien aus herkömmlichem PE sind Folien aus dem neuen Material bio-abbaubar. Die Landwirte müssen die Folien nach der Ernte nicht mehr aufwändig vom Feld holen und entsorgen oder recyceln, sondern können sie einfach mit den Pflanzenresten unterpflügen. Die Folien lassen sich kostengünstig herstellen, da sie bei gleicher Leistungsfähigkeit dünner als konventionelle PE-Folien ausfallen können. Darüber hinaus stellt das Material für den Folienhersteller eine sogenannte Drop-In-Lösung dar: Da der Kunststoff sich ohne umfangreiche Anpassungen auf konventionellen PE-Extrusionsmaschinen verarbeiten lässt, kann der Verarbeiter seine Anlagen schnell und ohne Aufwand umstellen.

Veranstaltungen zu Biowerkstoffen

Das Thema Biopolymere wird in den kommenden Jahren insbesondere die Forschungsinstitute, die Rohstoffhersteller und die Kunststoffverarbeiter weiter beschäftigen. Im Folgenden noch zwei Veranstaltungshinweise zum Thema:

5. BioKunststoffe Fachtagung, vom 9. bis 10. Mai 2012 in Langenhagen.

Ausgehend von den Kunststoff verarbeitenden Betrieben entstehen bei einem Materialwechsel zu Biokunststoffen Forderungen hinsichtlich der Prozess-Stabilität. Um verarbeitungstechnische Fragestellungen im Bereich der Biokunststoffe zu klären und um die weiteren Potentiale optimal auszuschöpfen, bedarf es eines Austauschs von Biokunststoff-Erzeugern, Maschinenherstellern und den Kunststoff verarbeitenden Betrieben.

7. European Bioplastics Konferenz, vom 6. bis 7. November 2012 in Berlin. Die Konferenz ist die bedeutendste Veranstaltung der Biokunststoff-Industrie in Europa.

 

Erhöhte Marktchancen

Effektiver Werkstoff

Biologisch abbaubare Kunststoffe sind nicht generell umweltfreundlicher als andere. Aber sie sind für bestimmte Anwendungen die beste Lösung – zum Beispiel für unterpflügbare Agrarfolien, kompostierbare Lebensmittelverpackungen oder Tragetaschen. Seit einiger Zeit setzen immer mehr Supermärkte solche Tüten ein, die sich nach mehrmaligem Gebrauch als Tragetasche anschließend noch als Biomüllbeutel verwenden lassen.


Hintergrund

Biokunststoffe

Unter dem Begriff „Biokunststoffe“ werden zwei verschiedene Gruppen von Rohstoffen zusammengefasst, die „biobasierten“ und die „biologisch abbaubaren“ Kunststoffe. Biobasiert heißen Materialien, die teilweise oder vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen stammen. Dazu gehören beispielsweise Polymilchsäure, Polyhydroxyfettsäuren, Stärke, Cellulose, Chitin oder Gelatine. Biobasierte Kunststoffe können biologisch abbaubar sein – sind es aber nicht immer. Zu den biobasierten, aber nicht bioabbaubaren Kunststoffen zählen naturfaserverstärkte Kunststoffe und Verbundwerkstoffe aus Holz und Kunststoff. Biologisch abbaubare Kunststoffe müssen nicht aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt, sondern können auch erdölbasiert sein. Denn die biologische Abbaubarkeit hängt nicht vom Ausgangsmaterial ab, sondern allein von der chemischen Struktur des Kunststoffs.

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Georg Sposny