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Montag, 22. Januar 2018

Kunststoffe

Kunststoffe vom Acker: Nachfrage stagniert

Von Oliver Ristau | 25. Oktober 2013 | Ausgabe 43

Produkte aus biobasierten Rohstoffen haben ihr Potenzial schon oft gezeigt, in den Massenmärkten kommen sie dennoch nicht so recht an. Die Verarbeiter schrecken vor – im Verhältnis zu erdölbasierten Produkten – hohen Preisen zurück. Kritiker monieren zudem, dass für die Industrie gezüchtete Pflanzen nicht als Lebensmittel zur Verfügung stünden.

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Quietscheenten, Autoschläuche, Telefone – künftig könnten weltweit fast alle Kunststoffe aus Biorohstoffen hergestellt werden. Das würde die Abhängigkeit der Industrie vom Erdöl mindern.

Doch halten sich die Hersteller wegen höherer Preise für biobasierte Rohstoffe noch zurück. Unterscheiden kann man sie optisch nicht: die sogenannte Plantbottle von einer normalen PET-Getränkeflasche. Doch ihre Rohstoffe sind von anderer Natur: Statt mit 100 % Erdöl wird die Bioflasche von Coca Cola teils aus brasilianischem Zuckerrohr hergestellt. Genauer: aus Ethanol, das aus dem Zucker gewonnen wird. Der Nachhaltigkeitsvorteil der Flasche, so die US-Getränkefirma, bestehe in ihrer verbesserten CO2-Bilanz. Das "Bio"-PET unterscheidet sich chemisch nicht von konventionellem, kann genauso produziert und recycelt werden.

Biobasierte Rohstoffe

PET besteht aus zwei Komponenten: zu 30 Gewichtsprozent aus einem Alkohol und zu 70 % aus der Dicarbonsäure TA. Während sich Alkohol einfach aus Stärke oder Zucker statt Erdöl gewinnen lässt, sei diese Möglichkeit nach Aussage des Getränkekonzerns bei TA technisch noch nicht ausgereift. Die Synthetisierung aus fossilem Rohstoff bleibe erst einmal das Maß der Dinge.

Dafür will Coca Cola seine PET-Flaschen bis 2020 aber immerhin mit einem Anteil Bioalkohol herstellen. Nachwachsende Rohstoffe sollen so eine Quote von bis zu 30 % an den weltweit vertriebenen Flaschen erreichen. Das wäre ein enormes Wachstum für den Biokunststoff.

Auch der Chemieindustrie ist das Potenzial für biobasierte Kunststoffe bewusst: "Das sind Technologien mit viel Zukunft", sagt Christof Bachmair, Sprecher der Münchener Wacker Chemie. Früher oder später sei es angeraten, sich vom Erdöl unabhängig zu machen, aus dem bisher fast alle Kunststoffe hergestellt werden.

Das Unternehmen verweist auf eine Studie der Universität Utrecht, nach der langfristig 90 % der weltweit verwendeten Kunststoffe durch biobasierte Produkte ersetzt werden könnten. Bisher lag es vor allem an den Materialeigenschaften der eingesetzten Biorohstoffe, die dem breiten Einsatz entgegenstanden, etwa was ihre Temperaturempfindlichkeit anging. Doch das, so Bachmair, bekämen Industrie und Forschung immer besser in den Griff. Wacker bietet nach eigenen Angaben ein Bindemittel an, mit dem die Unternehmen stabile Biokunststoffe herstellen könnten, etwa für "Verpackungsmaterialien für Nahrungsmittel, Broschüren, Bauteile für Elektrogeräte oder selbstzersetzende Blumentöpfe".

Noch ist die "Bio"-Chemie eine Nische. Sie liefert kaum mehr als 1 % zu Wackers Konzernumsatz. Das Verhältnis gilt auch international. Gemessen am weltweiten Kunststoffabsatz mache "Bio" gerade einmal 1 % aus, erklärt das Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe (IfBB) an der Hochschule Hannover. Grund dafür sind hohe Preise. Biokunststoffe seien in der Herstellung teils mehr als doppelt so teuer wie herkömmliche, so Institutsleiter Hans-Josef Endres (siehe Interview unten). Viele Chemieunternehmen hätten Biokunststoffe zwar schon ausprobiert und festgestellt, dass sie problemlos funktionierten. "Doch am Ende des Tages nehmen sie das billigere petrochemische Produkt."

Oft ist es aber auch schwer, ein neues Verfahren industriell umzusetzen. "Wir haben einen Prozess entwickelt, um Polyurethan aus Pflanzenöl-Rohstoffen zu gewinnen", berichtet Michael Meier, Professor für organische Chemie am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Aus Polyurethan werden Schäume hergestellt, die standardmäßig in Polstermöbeln oder Autositzen vorkommen. Bei dem Verfahren der Karlsruher könne – anders als beim Einsatz von fossilen Rohstoffen – auf den hochtoxischen Kampfstoff Phosgen verzichtet werden.

Die Biopolymere zeigten im Labormaßstab zudem ausgezeichnete Eigenschaften. Doch die Industrie sei wegen der zunächst höheren Kosten und ihrer fehlenden Erfahrungen mit biobasierten Rohstoffen zurückhaltend.

Dabei sind Biomaterialien in der Kunststoffwelt alles andere als neu. Ob der aus Leinöl hergestellte Bodenbelag Linoleum, die auf Cellulose basierende Viskose, Kautschuk (Gummibaum) oder auf Essigsäure fußende Acetate für Brillengestelle – nachwachsende Rohstoffe sind seit Jahrzehnten fester Bestandteil der Kunststoffchemie.

Künftig sind es vor allem drei Klassen an nachwachsenden Rohstoffen, die für die Vision einer Biokunststoffwelt gebraucht werden. Zum einen Stärke und Zucker, wie sie sich in Getreide und Zuckerrohr finden. Da laut IfBB in den kommenden Jahren unter allen Kunststoffarten vor allem Bio-PET auf dem Vormarsch sein dürfte, werden sie besonders gefragt sein.

Der zweite Pfeiler ist die Cellulose. Daraus werden heute schon Biofolien hergestellt – etwa für Nahrungsmittel oder Ökokugelschreiber.

Die dritte Gruppe besteht aus Pflanzenölen, vor allem solchen, die reich an mehrfach ungesättigten Fettsäuren sind wie sie etwa im Lein- und Rizinusöl vorkommen. Das sind Substanzen, die relativ schnell oxidieren und damit auch polymerisieren. Die Fette der Rizinuspflanze werden schon lange für die Herstellung langkettiger Polyamide verwendet, aus denen Kraftstoffschläuche und andere Kfz-Teile geformt werden. Mercedes-Benz setzt seit diesem Jahr für die Motorabdeckungen der A-Klasse ausschließlich Biopolyamide auf Basis von Rizinusöl ein. Aus der Fettsäure bestehen außerdem am Markt erhältliche Dübel und Brillengestelle.

Doch der Einsatz von Nahrungsmitteln wie Mais oder Weizen für die Kunststoffproduktion birgt ein Problem. "Vorzugsweise sollten Rohstoffe eingesetzt werden, die keine Konkurrenz zu Lebensmitteln darstellen", sagt KIT-Forscher Meier. "Sonst führt das zu ähnlichen Diskussionen wie beim Biosprit." Coca Cola kann davon ein Lied singen. Erste Proteste gegen die Plant-Bottle wurden bereits lanciert. OLIVER RISTAU

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