Europäisches Projekt

Bioplastik wird bislang nicht für Verpackungen eingesetzt. Das könnte sich bald ändern: Forscher entwickeln ein kompostierbares Material, um Biokunststoffe zu beschichten.

Forscher testen Biokunststoffe für Verpackungen


In Deutschland werden jährlich fast drei Millionen Tonnen Kunststoffverpackungen entsorgt. Nicht einmal die Hälfte davon wird wiederverwertet. Der Rest wird verbrannt oder landet in der Natur. Bis sich eine normale Plastiktüte zersetzt hat, dauert es rund 400 Jahre. Plastikflaschen brauchen 450 Jahre, Nylonnetze für den Fischfang sogar 600 Jahre. Daher wird fieberhaft nach Alternativen zu erdölbasierten Kunststoffen gesucht, die sich vollständig biologisch abbauen lassen.

Dass Bio-Plastik für Verpackungen bisher kaum eingesetzt wird, hat mehrere Gründe. Zum einen schützt es die Ware nicht ausreichend vor Gerüchen, Sauerstoff und Wasserdampf. Somit verderben die Inhalte schnell oder nehmen den Geschmack anderer Lebensmittel an. Außerdem ist Bioplastik nicht problemlos kompostierbar.

Verteilung der globalen Produktionskapazitäten von Biokunststoffen (Biopolymere) nach Verwendungszweck in den Jahren 2011 und 2016 Forscher des Würzburger Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC wollen das ändern. Sie arbeiten innerhalb eines EU-Projekt an der Entwicklung eines kompostierbaren, bioabbaubaren funktionellen Materials, um Bio-Kunststoffe zu beschichten. Das EU-Projekt trägt den Namen DibbioPack, was für “Development of Injection and blow extrusion molded BIOdegradable and multifunctional PACKages by nanotechnology” steht. Das Team um Sabine Amberg-Schwab, Leiterin des Fachbereichs Funktionelle Barriereschichten am ISC, hat hierfür eine hybride Kunststoffbeschichtung auf Basis von Biopolymeren entwickelt. Diese wird auf natürlichem Wege abgebaut und darf auf den Kompost wandern. Das neuartige bioabbaubare Beschichtungsmaterial eignet sich laut Fraunhofer für Behälter sowie Verpackungen, wie etwa Folien. Die Materialien könnten sogar mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet werden und zum Beispiel antibakteriell wirken. Sie eigneten sich für die Verpackung von Lebensmitteln, Kosmetika und Pharmazeutika.

Kunststoff im natürlichen Kreislauf

Der Schlüssel sind am Fraunhofer ISC neu entwickelte bioabbaubare Funktionsschichten: bioORMOCER®e. Diese können wie ein Lack auf biologisch abbaubare Folien aufgetragen werden und bilden so eine funktionelle Barriere. Sie hält Sauerstoff, Wasserdampf, Aromen oder chemische Substanzen vom Inhalt fern oder lässt sie umgekehrt nicht entweichen.

Wie komplex diese Aufgabe ist, zeigt sich beispielsweise bei der Verpackung von Filterkaffee: Die Folien dürfen keine Feuchtigkeit und Luft von außen an das Pulver dringen lassen; es darf aber auch kein Aroma von innen nach außen entweichen. Sonst verliert der Kaffee an Geschmack. Bislang sind diese Anforderungen mit biologisch abbaubarem Material nicht zu erfüllen. „Wir hoffen, mit unserer Beschichtung kompostierbare Folien so veredeln zu können, dass nachhaltige Verpackungen genauso funktional wie herkömmliche sind und ein Erfolg am Markt werden“, sagt Sabine Amberg-Schwab.

Den Forschern vom ISC half ein Blick in die Natur, um diese Lösung zu entwickeln: „Wir verwenden in unterschiedlichen Rezepturen Naturstoffe, die biologisch abbaubar sind und von sich aus eine gute Barrierewirkung entfalten“, erklärt Amberg-Schwab. Für die neuartigen bioORMOCER®e modifizierten die Forscher Biopolymere wie Cellulose und Chitosan chemisch so, dass man sie verarbeiten kann. Gebunden werden diese Stoffe durch ein anorganisches Gerüst aus Siliciumdioxid, das wiederum selbst über gute Barriereeigenschaften verfügt. Dieses Gerüst zerfällt zwar nicht im natürlichen Abbauprozess wie alle anderen verwendeten Naturstoffe, doch bleiben beim Abbau nur kleine Reste von Siliciumdioxid, sprich Sand, übrig.

Dass die mit bioORMOCER® beschichteten Folien tatsächlich verrotten, zeigte sich bei ersten Versuchen im Testkompost des Würzburger Instituts: Bereits nach sechs Wochen war der Zerfall deutlich zu erkennen. Nun wird der Abbauprozess im Rahmen des bis März 2016 laufenden Projektes nach internationalen Normen geprüft. Im nächsten Schritt wollen die Forscher den Lack aus bioORMOCER® im Pilotmaßstab per Rolle-zu-Rolle-Verfahren auf bioabbaubare Folien aufbringen. Zudem müssen die innovativen Bio-Kunststoffe in etlichen Verpackungstests ihre Alltagstauglichkeit beweisen. Denn: „Das neue Verpackungsmaterial muss genauso gut wie das sein, das dem derzeitigen Stand der Technik entspricht“, betont Amberg-Schwab. Einen Prototyp der mit bioORMOCER® beschichteten Folie präsentieren die Forscher vom 16. bis 25. Januar auf der Fachschau nature.tec der Grünen Woche in Berlin.

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