Biologischer Abbau von Biokunststoffen – Auch fossile Materialien können umweltfreundlich sein!

Alle wollen Bio, doch keiner weiß genau, was dahinter steckt. Es gibt nämlich nicht nur einen Biokunststoff, sondern eine große Vielfalt mit verschiedenen Eigenschaften. Vor allem Biobasiertheit und biologische Abbaubarkeit sind hier die großen Schlagworte. Häufig besteht jedoch der Irrglaube, dass nur vollständig biobasierte Biokunststoffe biologisch abbaubar sind. Die Realität ist komplexer: Auch Biokunststoffe, die teilweise oder vollständig aus fossilen Rohstoffen bestehen, können biologisch abbaubar sein und in die natürliche Umwelt zurückgeführt werden.

Was bedeutet biologisch abbaubar?

Biologischer Abbau beschreibt den Prozess, bei dem Mikroorganismen wie Bakterien und Pilze organische Materialien zersetzen. Dabei werden die Biokunststoffe in kleinere Bestandteile wie Wasser, Kohlendioxid und Biomasse zerlegt. Dieser Prozess kann in verschiedenen Umgebungen stattfinden – im Boden, Wasser oder Kompost, je nachdem, wie die Rahmenbedingungen gestaltet sind. Entscheidend ist, dass ein biologisch abbaubarer Kunststoff am Ende des Abbauprozesses keine Rückstände hinterlässt, die die Umwelt belasten könnten.

Biologischer Abbau
Zersetzung des NATURALpots durch Mikroorganismen des Erdreiches

Der Abbauprozess im Detail

Im Falle des von uns eingesetzten Polybutylen-Succinat (PBS) im GC green zeigt sich der biologische Abbauprozess besonders gut in Boden- oder Kompostumgebungen. Eine mikroskopische Untersuchung nach sechs Wochen Inkubationszeit im Boden zeigte eine fortgeschrittene Zersetzung der Polymeroberfläche. Durch den Abbau wird die Oberfläche von Mikroorganismen besiedelt, die für den Abbauprozess verantwortlich sind. Diese setzen spezifische Enzyme frei, die die Polymerketten in kleinere Moleküle zerlegen. Schließlich werden diese Moleküle vollständig in die Umwelt integriert, ohne schädliche Rückstände zu hinterlassen.

Biologischer Abbau von Biopolymeren

Biokunststoffe und fossile Materialien – ein interessanter Ansatz

Biokunststoffe sind Kunststoffe, die entweder biobasiert, biologisch abbaubar oder beides sind. Der Begriff „biobasiert“ bedeutet, dass das Material ganz oder teilweise aus nachwachsenden Rohstoffen besteht, wie etwa Mais oder Zuckerrohr. „Biologisch abbaubar“ bezieht sich hingegen auf die Fähigkeit des Materials, sich in natürlichen Umgebungen abzubauen. Ein Kunststoff kann biobasiert sein, ohne biologisch abbaubar zu sein, oder wie im Fall von Bio-PBS zum Teil aus fossilen Quellen stammen und dennoch biologisch abbaubar sein.

Bio-PBS ist ein hervorragendes Beispiel für einen Biokunststoff, der zum Teil fossilen Ursprungs ist und gleichzeitig eine hohe biologische Abbaubarkeit aufweist. Diese Eigenschaft verdankt es seiner besonderen Polymerstruktur. Die Polymermatrix von Bio-PBS enthält spezifische chemische Bindungen, die für Mikroorganismen leicht angreifbar sind. Dadurch wird das Material in geeigneten Umgebungen effizient abgebaut. Die Tatsache, dass ein Kunststoff fossilen Ursprungs ist, steht also nicht im Widerspruch zur biologischen Abbaubarkeit, sofern die chemische Struktur dies erlaubt.

Vorteile und Einsatzgebiete von Bio-PBS

Die Eigenschaften von Bio-PBS machen es zu einem vielseitig einsetzbaren Material. Da es sowohl biologisch abbaubar als auch robust ist, wird es häufig in der Verpackungsindustrie und in Einwegprodukten verwendet. Typische Anwendungen umfassen Folien, Beutel, Verpackungen für Lebensmittel und Einwegartikel im Gastronomiebereich. Durch seine biologischen Abbauprozesse kann Bio-PBS in bestimmten Kompostieranlagen abgebaut werden, und es wird zunehmend in Verpackungen eingesetzt, bei denen eine umweltfreundliche Entsorgung gewünscht ist.

Bio-PBS in unseren GC green Compounds: Effizienz und Flexibilität

Unsere GC green Compounds setzen standardmäßig auf Bio-PBS mit einem biobasierten Anteil von etwa 65–75%. Dieser Anteil ist sorgfältig gewählt, um ein optimales Gleichgewicht zwischen Kosten und Nachhaltigkeit zu gewährleisten. Der teilweise fossile Ursprung sorgt für Kosteneffizienz, ohne die biologisch abbaubaren Eigenschaften einzuschränken, die für unsere umweltfreundlichen Lösungen im Vordergrund stehen. Damit bieten wir ein Material, das sowohl nachhaltig als auch wirtschaftlich ist und in verschiedenen industriellen Anwendungen eingesetzt werden kann.

Auf spezifischen Kundenwunsch hin können wir auch eine Variante mit 100% biobasiertem Bio-PBS bereitstellen. Dieses vollständig aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnene Bio-PBS befindet sich derzeit in der Entwicklung und ist deutlich teurer. Bei der Wahl dieses Materials müssen Kunden mit einem Preisaufschlag von etwa 2–3 €/kg gegenüber dem regulären Compoundpreis rechnen. Auch wenn die vollständig biobasierte Option derzeit noch eine Investition darstellt, zeigt sie das Potenzial für eine zukunftsorientierte, vollständig biobasierte Materialentwicklung und macht GC green Compounds zur idealen Lösung für besonders nachhaltigkeitsbewusste Anwendungen.

Biologisch abbaubare Kunststoffe und die Umwelt

Durch den Einsatz von biologisch abbaubaren Kunststoffen wie Bio-PBS wird ein Beitrag zur Reduzierung von Mikroplastik und Kunststoffabfällen geleistet. Wenn solche Materialien in die Umwelt gelangen, ist die Gefahr einer langfristigen Verschmutzung gering, da sie unter den richtigen Bedingungen abgebaut werden. Besonders in ökologisch sensiblen Anwendungen, wie der Landwirtschaft oder Verpackung, können biologisch abbaubare Materialien ein wichtiger Schritt in Richtung einer nachhaltigeren Zukunft sein.

Fazit

Bio-PBS und andere biologisch abbaubare Biokunststoffe zeigen, dass auch Materialien, die teilweise aus fossilen Quellen stammen, umweltfreundlich sein können. Die entscheidende Rolle spielt dabei die Polymerstruktur, die den Mikroorganismen den Abbau ermöglicht. Für die Umwelt stellt dies einen bedeutenden Fortschritt dar, da biologisch abbaubare Kunststoffe die Belastung durch langfristige Plastikverschmutzung verringern können. Das Beispiel von Bio-PBS zeigt, wie innovativ die Materialwissenschaft auf die Herausforderungen der Nachhaltigkeit reagiert und dabei die Vielfalt der biologisch abbaubaren Materialien erweitert.

 

 

Quellen:

Hintergrundpapier Kompostierbare Kunststoffe- Biologischer Abbau im Kompost und im Boden, Verbund kompostierbare Produkte e.V., verfügbar unter www.derverbund.com

Zumstein et al., Biodegradation of synthetic polymers in soils: Tracking carbon into CO2 and microbial biomass, Artikel in Science Advances, American Association for the Advanement of Science, 2018

Nelson TF, Baumgartner R, Jaggi M et al. Biodegradation of poly(butylene succinate) in soil laboratory incubations assessed by sable carbon isotope labelling. Nat Commun 13, 5691, 2022

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