Bio-Verpackungen: Traubenzucker ersetzt Erdöl

Plastik aus Erbsen oder Traubenzucker, Gummi aus Pusteblumen: Kunststoffe werden zunehmend nicht mehr aus Erdöl, sondern aus biologischen Rest-Stoffen hergestellt. Die weltweite Bio-Plastik-Produktion wird sich in den nächsten Jahren vervierfachen.

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Generell schätzen Branchenexperten die Zukunftsaussichten für Bio-Kunststoffe glänzend ein – Marktprognosen sprechen eine eindeutige Sprache. Der Kunststoffverband PlasticsEurope geht davon aus, dass sich die weltweite Produktionskapazität für Bio-Kunststoffe von 1,4 Millionen Tonnen 2012 auf 6,2 Millionen Tonnen 2017 mehr als vervierfachen wird. Das größte Wachstum wird biobasiertem Plastik zugetraut, das nicht biologisch abbaubar ist. Sein Anteil an der gesamten Produktionskapazität für Bioplastik soll bis 2017 auf 83,8 Prozent steigen von 56,6 Prozent 2012. Dagegen wird bis 2017 den Schätzungen zufolge der Anteil der biologisch abbaubaren Kunststoffe auf 16,2 Prozent sinken von 43,4 Prozent 2012.

Zwar gibt es kaum branchenübergreifende Prognosen für Biokunststoffe. PlasticsEurope geht aber davon aus, dass der Absatz bis 2020 jedes Jahr um rund 20 Prozent wächst. Ein Einsatzgebiet hat stark an Bedeutung gewonnen: Ob Erdbeerschale, Getränkeflaschen, Folien oder Becher – etwa 70 Prozent des Bioplastik-Absatzes entfallen auf Verpackungen.

Dabei können zunehmend Abfallprodukte aus der Lebensmittelindustrie für die Plastik-Herstellung wiederverwertet werden. So nutzt ein Entwickler in Mexiko dazu  beispielsweise tausende Tonnen Avocado-Kerne, die bei der Guacamole-Produktion als Biomüll anfallen, berichtet DesignNews.

In vielen Chemie-Unternehmen wird an dem Thema mit Hochdruck gearbeitet. Das Ziel: Eine Produktion im industriellen Maßstab. Beim Branchenprimus BASF laufen gleich mehrere Projekte. Einer der Ausgangsstoffe: Dextrose oder Traubenzucker. Daraus können die Ludwigshafener über ein Fermentationsverfahren Butandiol (BDO) produzieren. Die Chemikalie ist ein wichtiger Ausgangsstoff für Plastik, Lösemittel und elastische Fasern. Bislang wird BDO petrochemisch aus Erdgas, Butan, Butadien und Propylen hergestellt. Mit dem neuen Verfahren kann BDO in gleicher Qualität gewonnen werden.

Selbst Mikrobakterien spielen eine Rolle: So kooperiert BASF mit der niederländischen Firma Corbion Purac, um Bernsteinsäure zu produzieren. Dafür wurde eigens das Gemeinschaftsunternehmen Succinity gegründet, das den von BASF entwickelten Mikroorganismus mit dem komplizierten Namen „Basfia succiniciproducens” nutzt. Das Bakterium produziert die Säure und verarbeitet dazu unter anderem Biomasse. Inzwischen produziert Succinity im spanischen Montmelo die Chemikalie, die etwa zur Produktion von Polyurethan-Plastik eingesetzt wird.

Ein weiteres großes Projekt ist die Produktion von Acrylsäure aus nachwachsenden Rohstoffen. Acrylsäure ist ein wichtiger Ausgangsstoff für extrem Flüssigkeiten speichernde Polymere, sogenannte Superabsorber, dem Hauptbestandteil von Baby-Windeln. Bislang wird die Säure aus Propylen, einem Erdölprodukt, gewonnen. BASF arbeitet bei dem Projekt mit den Unternehmen Cargill und Novozymes zusammen, die ein Verfahren entwickelt haben, mit dem ein Vorprodukt der Säure aus Mikroorganismen erzeugt wird.

Auch die Bundesregierung schiebt die Entwicklung von Bioplastik mit Fördermitteln in Millionenhöhe an. Der Anschluss an einen milliardenschweren Industriezweig der Zukunft soll nicht verpasst werden. Ein Vorzeigeprojekt steht in Leuna in Sachsen-Anhalt. Es ist eine Pilotanlage, in der die Verarbeitung von Holz zu chemischen Grundstoffen optimiert werden soll. Herz der Anlage ist der „Extraktor”, ein 400 Liter fassender Druckbehälter, der mit Holzspänen gefüttert wird, die nicht länger als zehn Zentimeter sein dürfen. Die Maschine ist auf Buchenholz abgestimmt, denn der größte Teil der Holzreste in Deutschland stammt von Buchen. 80 bis 90 Euro kostet eine Tonne Buchenholzreste im Schnitt.

„In der Anlage fraktionieren wir das Holz zu Zucker und Lignin”, berichtet der Leiter der Projektgruppe Chemisch-Biotechnologische Prozesse beim Fraunhofer-Zentrum, Gerd Unkelbach. Ziel sei die Herstellung sogenannter Drop-In-Produkte. „Das bedeutet, wir bauen die Moleküle nach, die die Chemie-Industrie schon kennt.” In den kommenden drei Jahren soll nun in Leuna unter anderem erforscht werden, wie der Energieverbrauch bei der Holzverarbeitung gesenkt werden kann. An der Pionierarbeit in Leuna beteiligen sich auch Firmen, beispielsweise Linde-Engineering. „Die haben natürlich das Interesse, solche Anlagen nachher im Industriemaßstab zu bauen”, weiß Unkelbach.

In einem weiteren Forschungsvorhaben wird in Leuna Zucker biotechnisch zuerst zu Alkohol umgewandelt und dann in Olefine – wichtige Ausgangschemikalien für Kunststoffe. Der Wissenschaftler ist sich sicher: Wenn diese Umwandlung gelingt, kann fast alles, was aktuell aus dem Erdöl stammt, auch biobasiert produziert werden.

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