Biokunststoffe sind ein hoch erforschtes und trendiges Thema und könnten die Antwort auf das Plastikproblem sein.

Kunststoffprodukte sind selbsterklärend; sie sind aus Kunststoff, das heißt, sie lassen sich im weichen Zustand in jede beliebige Form bringen. Diese Eigenschaft, kombiniert mit der Tatsache, dass Kunststoffe nach dem Aushärten fest werden und langlebig sind, macht sie zu einem unverzichtbaren Bestandteil der modernen Gesellschaft.

Kunststoff hat seinen Weg in jeden Aspekt des täglichen Lebens gefunden, von Lebensmittelverpackungen bis hin zu Kleidung. Aber Plastik hat katastrophale Folgen für die Umwelt, und daher war die Notwendigkeit, die immer größer werdende Plastikkrise zu lösen, noch nie so wichtig wie heute.

Um also zu verstehen, wie Biokunststoffe eine praktikable Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen sein könnten, müssen wir zunächst verstehen, was Biokunststoffe sind.

Was sind Biokunststoffe?

Biokunststoffe sind eine Art Kunststoff, der aus natürlichen Rohstoffen wie Pflanzenöl, Stärke, Zellulose und Algen hergestellt wird. 1926 entdeckte der französische Forscher Maurice Lemoigne den ersten bekannten Biokunststoff, Polyhydroxybutyrat (PHB). Biokunststoffe entstehen durch die Umwandlung von Zucker aus Pflanzen und Mikroorganismen in Polymilchsäure (PLA). NatureWorks ist einer der weltweit führenden Hersteller von Biokunststoffen und verkaufte 2014 eine Milliarde Pfund PLA.

Biokunststoffe können einen bedeutenden Beitrag zu einer Kreislaufwirtschaft leisten. Eine Kreislaufwirtschaft ist ein neues Wirtschaftskonzept , das den Prinzipien „Herstellen, Nutzen, Wiederverwenden und Recyceln“ folgt, anstatt „Herstellen, Nutzen, Entsorgen“. Biokunststoffe sparen bei der Herstellung 66 % Energie im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen. Zudem reduzieren sie die Treibhausgasemissionen um bis zu 25 %. Biokunststoffe sind größtenteils kompostierbar, das heißt, sie zersetzen sich im Boden zu unschädlichen, organischen Stoffen.

Da Biokunststoffe jedoch größtenteils aus Nutzpflanzen wie Mais und Mais hergestellt werden, wird das Land, das für den Anbau von Nahrungsmitteln genutzt werden könnte, für den Anbau von Kunststoffen genutzt, was zur wachsenden Nahrungsmittelknappheitskrise auf der ganzen Welt beitragen könnte. Biokunststoffe sind zwar abbaubar, aber nicht leicht recycelbar. „Man muss sie einsammeln und zur Kompostierung schicken, dann wird sie nur abgebaut“, sagt der wissenschaftliche Mitarbeiter Ramesh Padamati vom Trinity College, der sich mit Biokunststoffen beschäftigt. Dies erweist sich als Herausforderung für ressourcenarme und wirtschaftlich arme Länder.

Es gibt verschiedene Arten von Biokunststoffen, basierend auf den verschiedenen natürlichen Quellen, aus denen sie gewonnen werden.

Arten von Biokunststoffen

Da es sich bei Biokunststoffen noch um ein vergleichsweise neues Gebiet handelt, gibt es keine festen Arten von Biokunststoffen, da sie intensiv erforscht und modifiziert werden.

Es gibt jedoch einige häufig verwendete und akzeptierte Biokunststoffe wie:

1. Biokunststoffe auf Stärkebasis: Stärke ist eine ungiftige Substanz, die beim Erhitzen pastös und flexibel wird. Um es „plastisch“ in der Natur zu machen, werden der Stärkemischung zwei Biopolymere (PLAs und PHBs) zugesetzt. Stärke gilt allgemein als das praktischste Material für Biokunststoffe, da sie billig, reichlich vorhanden und erneuerbar ist.
2. Auf Zellulosebasis: Zellulose ist die Hauptsubstanz in den Wänden pflanzlicher Zellen; Es ist das Material, das den Pflanzen hilft, steif und aufrecht zu bleiben. Bei der Modifizierung wird Zellulose thermoplastisch, aber die Herstellung von Biokunststoff nur aus Zellulose ist teuer. Wenn der Stärke jedoch Zellulosefasern zugesetzt werden, können die mechanischen Eigenschaften verbessert und die Wasserbeständigkeit erhöht werden.
3. Proteinbasiert: Zu den Proteinquellen gehören Weizengluten, Kasein (ein Protein, das am häufigsten in Milch vorkommt) und Soja. Die Verarbeitung von Sojaprotein ist teuer; Daher wird es mit anderen Biopolymeren kombiniert, um seine Funktionalität zu verbessern.
4. Biokunststoffe auf Algenbasis: PLAs, das am häufigsten in der Biokunststoffproduktion verwendete Material, werden aus Algenmetaboliten gewonnen. Blau-grüne Alge (Cyanobakterien) werden auch umfassend auf ihre PHA-Anreicherung untersucht.

Zu den anderen Biokunststoffen gehören biologisch gewonnenes Polyethylen (Polyethylen ist heute der am weitesten verbreitete Kunststoff), das aus der Fermentation landwirtschaftlicher Rohstoffe gewonnen wird, und aus Lipiden gewonnene Polymere, die aus pflanzlichen und tierischen Fetten und Ölen synthetisiert werden.

Da Biokunststoffe als Alternative zu herkömmlichen, erdölbasierten Kunststoffen gelten, müssen sie die gleichen Funktionen erfüllen wie herkömmliche Kunststoffe.

Wo werden Biokunststoffe eingesetzt?

Biokunststoffe können auf die gleiche Weise wie herkömmliche Kunststoffe genutzt werden. Dazu gehören unter anderem:

1. Verpackungen aller Art und Einkaufstaschen
2. Haushaltsprodukte wie Geschirr und Besteck, Kosmetika, Spielzeug sowie elektronische Geräte und Haushaltsgeräte.
3. Textilindustrie
4. Modebranche – auch Schuhe.

Weltweit gibt es zahlreiche Unternehmen , die sich auf die Herstellung von Biokunststoffen spezialisiert haben, und ihre Zahl wächst stetig. Zu den weltweit führenden Unternehmen gehören:

1. NatureWorks – ein gemeinsames Unternehmen im US-amerikanischen und thailändischen Staatsbesitz
2. Biocleave – Großbritannien
3. Novamont – Italien
4. Corbion – Niederlande
5. Mitsubishi Chemicals – Japan
6. Avantium – Niederlande
7. Truegreen – Indien
8. Erdseele – Indien

Da so viele Unternehmen Zeit, Mühe und Geld in die Produktion von Biokunststoffen investieren, kann man mit Sicherheit sagen, dass Biokunststoffe in den kommenden Jahren ein großes Potenzial und einen hohen Marktwert haben werden.

Die Zukunft von Biokunststoffen

Die Herstellung von durch Mikroorganismen synthetisierten Polymeren und verschiedene Verfahren zum Recycling von Kunststoffen werden intensiv erforscht.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Biokunststoffe trotz aller Vor- und Nachteile eine vielversprechende Alternative zu erdölbasierten Kunststoffen zu sein scheinen. Da es sich um eine Technologie handelt, die sich noch in der Entwicklungsphase befindet, gibt es viel Raum für Verbesserungen und Weiterentwicklung. Die Implementierung von Infrastruktur und Entsorgungsmethoden ist entscheidend, wenn Biokunststoffe in großem Maßstab auf den Markt kommen sollen.