Cradle to Cradle Projekt – biologisch abbaubares Strandspielzeug

Interreg IV B ist ein Förderprogramm der Europäischen Union zur Stärkung des wirtschaftlichen, sozialen und räumlichen Zusammenhalts in Europa. Der Nordseeraum bildet dabei europaweit eine von 13 Regionen (Kooperationsräumen). Von 2009 bis 2012 haben sich 22 Partner aus 6 verschiedenen Ländern an dem „Cradle to Cradle Islands“ Projekt dieses Förderprogramms beteiligt. Ziel dieses Projekts war es, zur nachhaltigen Entwicklung des Lebensraums auf den Inseln beizutragen. Die Inseln wurden dabei zu Labors und Testgeländen für nachhaltige Innovationen. Durch die Entwicklung von Netzwerken der Beteiligten sollte eine Übertragbarkeit und Verbreitung der Projektergebnisse zu den Themen Wasser, Energie und Werkstoff gewährleistet werden.
Es wurden in Zusammenarbeit mit dem niederländischen Ingenieurbüro Pezy und der EPEA (Environmental Protection Encouragement Agency) 25 konkrete Produktkonzepte für innovative Tourismusartikel entwickelt. Diese Produktkonzepte sollten dazu beitragen, die Schönheit und Sauberkeit der Inselwelt zu erhalten. Zudem haben sie einen positiven Einfluss auf Bewohner und Besucher der Inseln, indem sie auf nachhaltige, gesunde und kreative Weise die wirtschaftliche Aktivität der Region fördern. Jedes Konzept wurde auf der Grundlage der Cradle to Cradle-Philosophie entwickelt. Im ersten Schritt wurde keines der Projekte in ein verkaufsfertiges Produkt umgesetzt. Es ging zunächst darum, Rückmeldung zu den Konzepten zu erhalten und somit zu erfahren, welche dieser Ideen die meiste Beachtung erfuhr und somit das größte Potenzial hatte, sich erfolgreich in ein profitables und nachhaltiges Produkt umsetzen zu lassen.
Eines dieser Konzepte basierte auf der Tatsache, dass jedes Jahr eine große Menge an Kinderspielzeug, mit welchem zuvor fröhlich am Strand gespielt wurde, dort verloren oder vergessen wird und somit ins Meer gelangt und zu einer Verschmutzung der Ozeane beiträgt. Um dieses Problem zu lösen wurde der „Superscoop“ entwickelt. Der Superscoop ist ein multifunktionales Strandspielzeug, mit dem man schaufeln und Sand oder Wasser transportieren kann, um so das Spielen am Strand für kleine Kinder noch lustiger zu machen. Die kindgerechte und ansprechende Gestaltung in Form eines Frosches sowie die ergonomischen Details sind für Kinder von 3 bis 6 Jahren entwickelt worden.
Biologischer oder technischer Stoffwechsel
Die Grundsätze des Cradle to Cradle fanden auch hier Berücksichtigung. Während jedes einzelnen Entwicklungsschritts sind diese Prinzipien mit höchster Priorität bedacht worden. Besonders bei der Auswahl des verwendeten Werkstoffs musste sehr genau ausgewählt werden, denn Produkte, die den Anforderungen der Philosophie entsprechen, müssen vollständig recycelbar sein, bzw. entweder biologisch abbaubar im Erdboden oder Meerwasser oder technologisch, also durch industrielle Kompostierung.
Um herauszufinden, welcher Recyclingprozess für dieses Produkt am besten geeignet ist, wurde zunächst der Lebenszyklus von bereits existierenden Schaufeln und Eimerchen untersucht. Als sich dabei herausstellte, dass viele dieser Spielzeuge nicht am Ende ihres Lebenszyklus der fachgerechten Entsorgung zugeführt werden, sondern oftmals unbeabsichtigt verloren gehen, war schnell klar, dass auch der Superscoop seinen Weg in das maritime Ökosystem finden würde. Daher schied die industrielle Kompostierbarkeit als Möglichkeit aus und man fokussierte sich darauf, einen Werkstoff einzusetzen, der sich umweltverträglich im Meerwasser abbaut.
Entwicklungsprozess
Der Entwicklungsprozess des Superscoops begann zunächst wie alle anderen Projekte auch. Man begann mit der Gestaltung der lustigen Froschform und setze diese in ein spritzgussfähiges Konzept um. Ein erster Prototyp durchlief mehrere Testphasen um zu erkennen, wie das Spielverhalten und die Ergonomie des Bauteils beurteilt wurden. Die Ergebnisse hieraus wurden genutzt, um die Form zu verbessern und so die Anforderungen der Zielgruppe zu erfüllen. Der nächste Schritt bestand darin, diese in eine reproduzierbare Form zu bringen, ohne das Design zu beeinträchtigen. Für diese Art von Spielzeugen werden normalerweise leuchtende Farben oder Aufdrucke verwendet, um die Freude am Spielen und die einfache Erkennbarkeit zu steigern. Aus der Cradle to Cradle Perspektive würde dies jedoch voraussetzen, dass die verwendeten Pigmente und Materialien zu 100 % unbedenklich wären. Sowohl für den Menschen als auch für die Ozeane. Unter Berücksichtigung aller Wünsche in Bezug auf Textur und Form, stellte dies das größte Problem dar.
Während des gesamten Entwicklungsprozesses arbeitete das niederländische Ingenieurbüro Pezy Product Innovation mit dem portugiesischen Werkzeugbauer Moldes RP, Marinha Grande, zusammen. Rui Pinho, Geschäftsführer des Unternehmens, war von Anfang an begeistert von diesem Projekt und entschied sich in die Form zu investieren. Also wurde eine Form entwickelt, die es ermöglichte, verschiedene Versuche mit unterschiedlichen Materialien durchzuführen. Ziel war es, einen geeigneten Werkstoff zu ermitteln, der die hohen Anforderungen an die Nachhaltigkeit erfüllen würde.

Der Hersteller setzte ausschließlich Masterbatch-Bestandteile ein, die DIN EN 13432 entsprechen. (Quelle: Pezy)

Während dieser Phase wurden verschiedene Materialien getestet, die nicht nur biologisch abbaubar sein sollten, sondern auch auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt wurden. Einige der Materialien waren zunächst recht vielversprechend, doch keines erfüllte die Vorgaben komplett. Es musste ein Werkstoff gefunden werden, der gewisse Sicherheitsvorschriften für die Verwendung bei Kinderspielzeug erfüllt. Das Bauteil muss eine Stabilität aufweisen, wenn es in Kinderhände gerät und eine entsprechend lange Haltbarkeit haben. Es muss sich aber trotzdem recht schnell abbauen, wenn es ins Meer gelangen sollte. Aufgrund der hohen Wahrscheinlichkeit, dass das Spielzeug im Meer enden könnte, war die biologische Abbaubarkeit somit ein unverzichtbares Kriterium für die Auswahl des Werkstoffs. Es wurde jedoch kein zu 100 % biobasiertes Material gefunden, dass alle Anforderungen erfüllt. Daher wendete man sich an Bio-Fed, Zweigniederlassung der Akro-Plastic. Mit mvera GP1001 wurde ein semikristalliner Polyester ausgewählt. Dieses wird zwar in dieser Variante auf Basis fossiler Rohstoffe hergestellt, das Matrixpolymer ist jedoch zum einen überall dort vollständig biologisch abbaubar, wo aerobe Bakterien existieren (zum Beispiel im Erdboden oder im Meerwasser) und benötigt zum Abbau nicht die hohen Temperaturen, wie sie nur in industriellen Kompostieranlagen herrschen und zum anderen können sämtliche Monomere prinzipiell heute schon biobasiert hergestellt werden. So kann das Material als abbaubare Alternative für PP, PE, PS oder ABS Bauteile verwendet werden.
Auch die in diesem Produkt verwendeten Pigmente sind komplett frei von umweltschädlichen Substanzen. Das zur Einfärbung des multifunktionales Strandspielzeuges verwendete Masterbatch von AF-Color enthält ausschließlich Bestandteile, die der gültigen Norm DIN EN 13432 entsprechen. Diese Bestandteile haben sowohl den „Cress-Test“ als auch den „Barley-Plant-Test“ erfolgreich bestanden, die entsprechende Vincotte-Zertifizierung ist in Vorbereitung und wird bald vorliegen.
Zusammenarbeit
Biopolymere, egal in welcher Ausprägung, also (teilweise) biobasiert und/oder biologisch abbaubar, sind im Regelfall keine einfachen Substitutionsprodukte. Es ist der Komplexität des Themas geschuldet, dass Einkaufsabteilungen alleine die Materialauswahl für oftmals als „nachhaltig“ oder „grün“ bezeichnete Produkte nicht ausreichend leisten können.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass Produktentwicklungen mit Biopolymeren am erfolgreichsten sind, wenn Supply Chain übergreifende, vom Kunden bis hin zum Rohmaterial-Lieferanten und abteilungsübergreifende (Einkauf, Technik und besonders der Vertrieb) Projektteams gemeinsam an Lösungen arbeiten. Der Niederländische Dienstleister Pezy Product Innovation hat dies als Experte für die Konzeption innovativer Produktlösungen befolgt. Dank der Arbeit in multidisziplinären Teams und der guten Zusammenarbeit mit EPEA (Nachhaltigkeitsberatung), Moldes RP (Werkzeugbau und Spritzguss) und Bio-Fed (Biopolymer-Hersteller), kann dieses Produkt nun in Serie gehen.

Technik im Detail
Das Cradle to Cradle-Konzept (engl., dt. sinngemäß „Von der Wiege zur Wiege“) beschreibt eine Form zyklischer Ressourcennutzung, in der Produktionsweisen am Erhalt geschöpfter Werte ausgerichtet sind. Analog dem Nährstoffzyklus der Natur, in dem „Abfälle“ eines Organismus von einem anderen genutzt werden, sollen in der Produktion Materialströme so geplant werden, dass Abfälle sowie eine ineffiziente Nutzung von Energie vermieden werden. Das Cradle to Cradle-Konzept wurde 2002 von Michael Braungart und William McDonough entwickelt. Das Konzept basiert auf einem Begriff, der in der 1970ern durch den Schweizer Unternehmens- und Politikberater Walter R. Stahel eingeführt wurde.
Cradle to Cradle kennt – wie die Natur – keinen Abfall, keinen Verzicht und keine Einschränkungen. Über biologische und technische Nährstoffkreisläufe werden die richtigen Materialien zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort eingesetzt. Am Ende steht immer eine bessere Qualität.
Die Produktionsweise „Von der Wiege zur Wiege“ (Cradle to Cradle) steht hierbei im direkten Gegensatz zu dem Modell „Von der Wiege zur Bahre“ (Cradle to Grave), in dem Materialströme häufig ohne Rücksicht auf Ressourcenerhaltung errichtet werden. Anstatt die linearen Stoffströme heutiger Produkte und Produktionsweisen zu verringern, sieht das Cradle to Cradle-Design Konzept deren Umgestaltung in zyklische Nährstoffkreisläufe vor, sodass einmal geschöpfte Werte für Mensch und Umwelt erhalten bleiben. Das Cradle to Cradle-Design Konzept basiert auf drei Grundprinzipien:
1.) Abfall ist Nahrung,
2.) Nutzung erneuerbarer Energien und
3.) Unterstützung von Diversität.

Autor
Sebastian Thomsen
ist Senior Business Development Manager bei Bio-Fed, Zweigniederlassung
der Akro-Plastic, Köln.