Bio-Plastik, das hält, was es verspricht
Landschaftsvermüllung in Berlin – Foto © Gerhard Hofmann, Agentur Zukunft
In Verpackungen wird Bio-Plastik bisher kaum eingesetzt. Denn es schützt die Ware nicht ausreichend vor Gerüchen, Sauerstoff und Wasserdampf. Fraunhofer-Forscher entwickeln nun in einem EU-Projekt ein kompostierbares, bio- abbaubares funktionelles Material, um Bio-Kunststoffe zu beschichten. So werden neue Einsatzmöglichkeiten für umweltfreundliche Verpackungen möglich.
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. Die Eigenschaften heutiger Bio-Kunststoffe sind nicht ausreichend. Sie reißen schnell und sind nicht problemlos kompostierbar. Noch schwieriger wird es bei Verpackungen von Lebensmitteln: Da Barriereeigenschaften gegenüber Wasserdampf, Sauerstoff und Geruchsstoffen unzureichend sind, verderben die Inhalte schnell oder nehmen den Geschmack anderer Lebensmittel an.
DibbioPack
Diese Schwierigkeiten gehen Forscher im europäischen Projekt DibbioPack, kurz für Development of Injection and blow extrusion molded BIOdegradable and multifunctional PACKages by nanotechnology an. Mitbeteiligt ist das Würzburger Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC. Das Team um Dr. Sabine Amberg-Schwab, Leiterin des Fachbereichs Funktionelle Barriereschichten am ISC, hat 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 für Behälter sowie Verpackungen, etwa Folien. Die Materialien können sogar mit zusätzlichen Funktionen ausgestattet werden und zum Beispiel antibakteriell wirken. Sie eignen 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.
Biologisch abbaubare Naturstoffe
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, das 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.
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