Ausgehend von ungefähr 1,4 Mio. Tonnen im Jahr 2012 könnte sich die Masse der Biokunststoffe bis 2017 mehr als vervierfachen – auf 6,2 Mio. Tonnen. Fast 90 Prozent dieser Kunststoffmenge soll in 2017 in Südamerika oder Asien produziert werden. Im gleichen Jahr gehört der Löwenanteil mit 76,4 Prozent dann dem Bio-PET. Dieses spielt sich vor dem Hintergrund der von Plastics Europe auf der Düsseldorfer Kunststoffmesse K 2013 veröffentlichten Zahlen eines Marktes von 288 Mio. Tonnen Kunststoffen im Jahr 2012 weltweit ab. Dieser Markt der konventionellen Kunststoffe soll jährlich weiter wachsen.

Die Diskussionen um den Kraftstoff E10 haben gezeigt, wie empfindlich die Verbraucher auf eine Debatte zur massiven Nutzung von Agrarflächen zur Treibstoffproduktion reagieren können. Hierzu meint Prof. Dr.-Ing. Hans Josef Endres von der Hochschule Hannover: „Selbst in 2017 werden mit 1,2 Mio. Hektar weniger als ein Tausendstel der weltweiten Anbaufläche für Biokunststoffe verwendet.“ Für die derzeitige weltweite Biokunststoffproduktion würden 30 bis 40 Prozent der aktuell in Deutschland zur Biogasproduktion benötigten Fläche ausreichen. Eine ähnliche Diskussion wie bei der energetischen Verwendung der Biomasse droht bei den Biokunststoffen nicht, meint auch Prof. Dr.-Ing. Christan Bonten, Leiter am Institut für Kunststofftechnik (IKT) in Stuttgart.

Neue Fertigungskapazitäten sollen bis 2017 überwiegend in Südamerika und Asien entstehen. Dabei wird das stärkste Wachstum von den Konsumkunststoffen PE und PET erwartet. Hier existieren favorisierte Drop-in-Lösungen, bei denen ein fossiler Rohstoff durch den gleichen Stoff, jedoch biobasiert, ersetzt wird. Mit diesem Konzept können auch Biopolyamide erhalten werden. Eine Einschätzung, die Dr.-Ing. Stephan Kabasci, Abteilungsleiter für biobasierte Kunststoffe des Fraunhofer Institutes Umsicht in Oberhausen, auf der Konferenz der European Bioplastics mitteilte. Durch dieses Vorgehen kann die investitionsintensive Anlagentechnik der Chemieindustrie teilweise weiter betrieben werden.

Biokunststoffe müssen Zusatznutzen haben

Das brasilianische Chemieunternehmen Braskem stellte bereits auf der K 2010 seine Pläne für Bioethylen vor. Inzwischen hat man mit FKuR einen Distributer auf dem deutschen Markt gefunden und Braskem hat seine Hausaufgaben zu den ökologischen Daten gemacht. Brasilien ist längst zu einem wirtschaftlichen Giganten herangewachsen, der es mit den traditionellen Mächten aufnehmen kann. Die Rahmenbedingungen sind günstig für die Produktion von Biomasse: Intensive Sonnenstrahlung sowie hohe Niederschlagsmengen und großes Know-how bei der Umwandlung von Biomasse in Kraftstoffe forcieren die Entwicklung, meinte Beatriz Luz von Braskem auf der Konferenz.

Bei Gesprächen mit Marktakteuren wie Karmen Michels, Prokuristin bei FKuR in Willich, kristallisiert sich heraus, dass sich Biokunststoffe in einem wachsenden Markt befinden. Jedoch sind sie zumeist noch teurer als ihre auf fossilen Rohstoffen basierten Verwandten – auch weil sich zurzeit genügend fossile Rohstoffe auf dem Markt befinden. Biokunststoffe müssen ihren Zusatznutzen herausstellen, denn die fossilen Ressourcen sind endlich und häufig besitzen Biokunststoffe im Vergleich zu ihren fossilen Geschwistern geringere Kohlendioxidemissionen als ihre fossil basierten Geschwister. Eine weitere Möglichkeit ist es, Biokunststoffe mit überlegenen Eigenschaften dem Markt zu übergeben. Dr.-Ing. Jens Hamprecht von der BASF in Ludwigshafen meinte, dass in Spezialanwendungen wie Mulchfolien Nischenmärkte vorhanden sind. In Zukunft will die BASF auch mithilfe von Biokunststoffen Stoffkreisläufe schließen, wie es sie beim häufig recycelten PET schon gibt.

Das Recyceln vom bislang weit verbreiteten Biokunststoff Polylactid (PLA) in dem wachsenden Markt ist ein Forschungsthema. Hierzu lieferte Tanja Siebert vom Fraunhofer IVV in Freising einen bemerkenswerten Beitrag. Ziel ist es, ein preislich interessantes Verfahren zu entwickeln. Hierzu wird das Polylactid aus gemischten Abfallströmen in einem Lösungsmittel gelöst, gereinigt und wieder ausgefällt. Das Produkt ist ein hochreines PLA. Geplant sind zunächst Pilotapplikationen. Die Schüco International aus Bielefeld ist ein Unternehmen für Fenster, Türen und Fassaden mit 5.000 Mitarbeitern. Auf der Konferenz stellte Dieter Wierspecker, Produktmanager des Unternehmens, eine neue Spezialanwendung für Biokunststoffe vor. Dabei soll unter anderem in Zusammenarbeit mit dem IfBB das Innenleben von Fenstern mit Biopolyamiden, Biopolyurethanen und Bio-EPDM ausgestattet werden.

Sicherlich ein Dauerbrenner im Bereich der Biokunststoffe sind biobasierte Polyamide, die mit ihren höheren Schmelzpunkten auch zum Beispiel Anwendungen im Bereich von Motorinnenräumen zulassen. So vertreibt die Evonik, Essen seine Produkte unter dem Namen Vestamid und präsentierte auf seiner Innovationspressekonferenz am 4. Dezember 2013 einen neuen biotechnologischen Weg zur Herstellung von Ausgangsstoffen für PA 12. Eine ebenso vielversprechende Zukunft wird dem biotechnologisch hergestellten und modifizierbaren Kunststoff PHA (Polyhydroxyalkanoate) prognostiziert. Dieser kann mit einer konventionellen Verarbeitungstechnik umgeformt werden.

Aktuell sind Biokunststoffe noch eine Investition in die Zukunft. Der jährlich erscheinende BP-Report geht bis 2030 von einem steigenden Ölbedarf der weltweiten Volkswirtschaften aus. Jedoch muss dieser auch zu marktgerechten Preisen bedient werden, sodass andere Rahmenbedingungen als beim aktuellen Schiefergasboom gelten könnten. Zumal der Erdölpreis ein politischer ist. Die Bioökonomie wird zu einem wachsenden Markt und will technische und gesellschaftliche Herausforderungen meistern. Insgesamt wird die Diskussion um Biokunststoffe authentischer und präziser und Konsumenten wie auch Experten nehmen daran teil.

 

Nachgehakt

Welche Trends gibt es bei den
Verarbeitungstechniken?

Prof. Hans-Josef Endres Biokunststoffe sind auch „nur“ Kunststoffe, d. h., sie können und werden auf gleichen Maschinen und Anlagen und auch mit gleichen Prozessen verarbeitet, wie dies für konventionelle Kunststoffe gilt. Die Prozessparameter bei der Verarbeitung müssen „nur“ angepasst werden, ebenso, wie wenn man bei konventionellen Kunststoffen ein Material wechselt. Die Biowerkstoffhersteller haben in diesem Zusammenhang daher erkannt, dass bei Biokunststoffen der gleiche Service erforderlich ist und z. B. entsprechende Materialdaten zur Verarbeitung oder auch zur Anwendung bereitgestellt werden müssen. Die Biokunststoffhersteller müssen in der Lage sein, einen entsprechenden technischen Beratungssupport zu bieten.

Welchen Einfluss hat der Schiefergasboom in den USA aktuell auf die Entwicklung der Biokunststoffe?

Prof. Hans-Josef Endres Dies führt dazu, dass man nun das Gefühl hat, dass das Ende der petrochemischen Sackgasse wieder in weite Ferne rückt. Dadurch löst sich aber nicht das Grundproblem der vielfach höheren Verbrauchsrate petrochemischer Ressourcen gegenüber deren Regenerationsrate. Hier zeigt sich meines Erachtens sehr deutlich die unterschiedliche Sichtweise. Auf der einen Seite lässt man sich auf eine Technologie ein, deren ökologische Auswirkungen noch unbekannt sind, auf der anderen Seite wird intensiv darüber diskutiert, welchen Flächenbedarf Biokunststoffe in 50 Jahren möglicherweise haben könnten und wie hoch die Nachhaltigkeit dieser Werkstoffe ist. Dagegen ist das Fracking ganz sicher nicht nachhaltig und auch hierzu werden Flächen nicht mehr nutz- beziehungsweise bewohnbar.

Wie sehen sie die Entwicklung bei den Biokunststoffen im Vergleich zu anderen Werkstoffen, die auf ein Mehr an Nachhaltigkeit im Bereich Kunststoff abzielen? Ich meine konkret die organische Photovoltaik oder auch Materialen für die Rotorblätter bei Windkraftanlagen.

Prof. Hans-Josef Endres Hier sehe ich keinen direkten Zusammenhang. Grundsätzlich glaube auch ich, dass wir in Zukunft weitere innovative Polymerwerkstoffe und polymere Verbundwerkstoffe mit teilweise auch neuen Funktionen wie die OLEDs entwickeln werden. Ebenso gehören auch die Biokunststoffe zu innovativen Werkstoffen der Zukunft, die neben materialtechnischen Innovationen auf einer auch langfristig verfügbaren Ressource basieren.

Al Gore erwähnt in seinem neuen Buch „The Future“ (in den USA Anfang des Jahres erschienen), dass dem 3-D-Drucken eine erhebliche Bedeutung zukommt. Er vergleicht es mit der Einführung der Fließbandtechnik durch Ford. Welche Möglichkeiten und Chancen bestehen in dem Kontext für Biokunststoffe für die neue Technologie?

Prof. Hans-Josef Endres Biokunststoffe haben es leichter, wenn sie mit einer neuen Technologie am Markt eingeführt werden, da sie hier nicht bereits etablierte Werkstoffe aus bestehenden Anwendungen verdrängen müssen. Hinzu kommt, dass es sich beim 3-D-Druck oft um kurzlebige Produkte handelt und sich hierzu die Biokunststoffe besonderes eignen. Grundsätzlich halte ich die 3-D-Technologie auch für sehr interessant, da sie durch die breite Masse an neugierigen Nutzern vorangetrieben wird.

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Über den Autor

Autor Dr. Thomas Isenburg ist Wissenschaftsjournalist in Bochum. presse@thomas-isenburg.de