Quelltext der Seite Biologisch abbaubarer Kunststoff

'''Biologisch abbaubare Kunststoffe''' oder '''bioabbaubare Kunststoffe''' bestehen aus [[Polymer]]en, die durch [[Mikroorganismen]] wie [[Pilze]] oder [[Bakterien]], mittels [[Enzym]]en unter bestimmten Bedingungen zersetzt werden können.<ref name="BONTEN">{{Literatur |Autor=Christian Bonten |Titel=Kunststofftechnik: Einführung und Grundlagen |Auflage=2. aktualisierte Auflage |Verlag= Hanse Verlag |Datum=2016 |ISBN= 9783446449176 |Seiten=465–477}}</ref> Genaueres wird in verschiedenen Normen definiert.<ref name="EndresKap3">{{Literatur |Autor=Hans-Josef Endres & Andrea Siebert-Raths |Titel=Technische Biopolymere – Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften |Verlag=Hanser Verlag |Ort=München |Datum=2009 |ISBN=978-3-446-41683-3|Kapitel=3 |Seiten=49–89}}</ref> Der [[Zersetzung (Chemie)|Abbau]] erfolgt im Wesentlichen durch [[Oxidation|Oxidations-]] und [[Hydrolyse]]prozesse zu den Spaltprodukten Wasser, [[Kohlenstoffdioxid|Kohlendioxid]] oder [[Methan]] und [[Biomasse]].<ref name="BONTEN" /> Biologisch abbaubare Kunststoffe sind nicht mit [[Biobasierter Kunststoff|biobasierten Kunststoffen]] zu verwechseln.

{{Mehrere Bilder|align= right|Richtung= horicontal|Kopfzeile= [[Mulchfolie]] aus bioabbaubarem [[Polylactide|PLA]]-Blend …|Breite= 200|center= 1|Bild1= Mulch Film made of PLA-Blend Bio-Flex.jpg|Untertitel1 = … am Beginn der Nutzung|Bild2= Mulch film Bio-Flex biodegraded.JPG|Untertitel2= … teilweise abgebaut}}

== Abgrenzung zu anderen Begriffen ==
=== Biobasierte Kunststoffe ===
Gelegentlich werden biologisch abbaubare Kunststoffe als ''Biokunststoffe'' oder ''Bioplastik''  bezeichnet.<ref name="Endres">{{Literatur |Autor=Hans-Josef Endres & Andrea Siebert-Raths |Titel=Technische Biopolymere – Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften |Verlag=Hanser Verlag |Ort=München |Datum=2009 |ISBN=978-3-446-41683-3 |Seiten=6}}</ref><ref name="European Bioplastics_Def">{{Internetquelle |autor=European Bioplastics |url=https://www.european-bioplastics.org/bioplastics/ |titel=What are bioplastics? |abruf=2019-09-23}}</ref> Diese Begriffe sind allerdings missverständlich und bezeichnen – je nach Definition – auch oder nur Kunststoffe, die aus [[nachwachsende Rohstoffe|nachwachsenden Rohstoffen]] hergestellt sind (auch biobasierte Kunststoffe).<ref name="FNR">{{Internetquelle |autor=Michael Thielen |url=https://mediathek.fnr.de/biokunststoffe.html |titel=Biokunststoffe |hrsg=Fachagentur nachwachsende Rohstoffe e.&nbsp;V. (FNR) |datum=2019 |abruf=2019-09-23}}</ref><ref name="Brockhaus">Stichwort ''Biokunststoff'' In: Brockhaus Enzyklopädie online, abgerufen am 8. August 2008.</ref> {{Hauptartikel|Biobasierter Kunststoff}} Aufgrund der Missverständlichkeit sollten die Begriffe ''Biokunststoff'' und ''Bioplastik'' nicht verwendet werden.<ref name="FNR2">{{Internetquelle |autor=Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.&nbsp;V. (FNR) |url=https://biowerkstoffe.fnr.de/fileadmin/biopolymere/dateien/pdfs/BioKS-10-Punkte-final.pdf |titel=10 Punkte zu biobasierten Kunststoffen|datum=2018 |abruf=2019-09-23}}</ref>

Biologische Abbaubarkeit ist eine Eigenschaft, die sowohl biobasierte Kunststoffe (z.&nbsp;B. [[Polylactat|PLA]]), als auch Kunststoffe [[Petrochemie|petrochemischen Ursprungs]] (z.&nbsp;B. [[Polycaprolacton|PCL]]) besitzen können. Im Gegenzug gibt es auch biobasierte Kunststoffe, die nicht biologisch abbaubar sind (z.&nbsp;B. [[Celluloseacetat|CA]]).
[[Datei:Biokunststoffe Final.svg|zentriert|rahmenlos|hochkant=2.4|Kunststoffe können biobasiert (gelb und grün), biologisch abbaubar (blau und grün) oder nichts davon sein.]]

=== Oxo-abbaubare / oxo-biologisch abbaubare Kunststoffe ===
Der Begriff „biologisch abbaubar“ ist deutlich abzugrenzen von in der Verpackungsindustrie genutzten Polyolefinfolien (v. a. [[Polyethylen|PE]]), die als „oxo-biologisch abbaubar“ oder „oxo-abbaubar“ deklariert sind. „[[Oxo-abbaubarer Kunststoff|Oxo-abbaubare]]“ Additive bestehen meist aus Metallionen ([[Cobalt|Kobalt]], [[Mangan]], [[Eisen]], [[Zink]]), welche die Oxidation und den Kettenabbau in Kunststoffen, besonders unter Wärme, Luft und Sauerstoff beschleunigen. Ergebnisse dieses Kettenabbaus sind sehr kleine Kettenfragmente, welche nicht biologisch abgebaut werden (keiner der Additivhersteller hat bislang Daten bereitstellen können)<ref>Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths: ''Technische Biopolymere''. Hanser-Verlag, München 2009; ISBN 978-3-446-41683-3, S. 28–29.</ref><ref>European Bioplastics:  {{Webarchiv |url=http://en.european-bioplastics.org/wp-content/uploads/2011/04/pp/Oxo_PositionsPaper.pdf |text=''Position paper: Oxo-biodegradable Plastics'' |wayback=20151022172822 |archiv-bot=}}, 2009, abgerufen am 24. September 2009.</ref>, allerdings durch die Nahrungskette wandern.<ref>N.N. ''Position Paper on Oxo-degradable Plastics'' FKuR Kunststoff GmbH, 2008.</ref> Hersteller dieser Additive beziehen sich gelegentlich auf eine ASTM-Prüfrichtlinie, welche jedoch keinerlei Grenzwerte beinhaltet, noch die Erreichung eines Zertifikates ermöglicht.

== Im Körper abbaubare Materialien ==
Im engeren Sinne (v. a. im Bereich der [[Biomedizin]]) als bioabbaubar werden Materialien bezeichnet, die im Körper durch Macrophagen, Enzyme oder Hydrolyse innerhalb von Tagen bis wenigen Jahren abgebaut werden. Hierunter fallen v. a. biogene [[Polymer]]e wie [[Kollagen]], [[Fibrin]] oder [[Hyaluronsäure]], aber auch [[Polylactide|Polymilchsäure (Polylactid)]], [[Polyhydroxyessigsäure]] und [[Polycaprolacton]].

== Anwendungen ==
[[Datei:BiodegradablePlasticUtensils2.jpg|mini|Einweggeschirr aus bioabbaubarem Kunststoff]]
Biologisch abbaubare Kunststoffe können in vielen alltäglichen und speziellen Bereichen eingesetzt werden. Sie werden oft in Verpackungen und im Cateringbereich zum Beispiel in Form von Einwegbesteck statt konventionellem Plastik verwendet und dann oft als vermeintlich umweltfreundlich beworben.<ref name="UBA2">{{Internetquelle |autor=Wolfgang Baier |url=https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/publikation/long/3834.pdf |titel=Biologisch abbaubare Kunststoffe  |hrsg=Umweltbundesamt |datum=2009 |abruf=2019-11-12}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=https://www.verbraucherzentrale.nrw/aktuelle-meldungen/umwelt-haushalt/check-von-bioeinweggeschirr-zweifelhafte-oekoargumente-30401 |titel=Check von „Bio“-Einweggeschirr: Zweifelhafte Öko-Argumente  |hrsg=Verbraucherzentrale NRW |datum=2018-10-02 |abruf=2019-11-12 |offline=2023-09-20 |archiv-url=https://web.archive.org/web/20191112112501/https://www.verbraucherzentrale.nrw/aktuelle-meldungen/umwelt-haushalt/check-von-bioeinweggeschirr-zweifelhafte-oekoargumente-30401}}</ref>

Im medizinischen Bereich können biologisch abbaubare Kunststoffe beispielsweise zur kontrollierten Freisetzung von Medikamenten oder Impfstoffen im Körper genutzt werden. Daneben werden sie auch als Gerüst für die [[Tissue Engineering|Gewebezüchtung]] und für [[Resorption|resorbierbare]] Fäden bei Operationen eingesetzt. Im Gesundheitsbereich (Medizin und Pharmazie) gibt es daneben noch zahlreiche weitere Anwendungen.<ref>{{Literatur |Autor=Tejas V. Shah & Dilip V. Vasava |Titel=A glimpse of biodegradable polymers and their biomedical applications |Sammelwerk=e-Polymers |Band=19 |Nummer=1 |Datum=2019 |Seiten=385–410 |DOI=10.1515/epoly-2019-0041}}
</ref>

Im landwirtschaftlichen Bereich werden Mulchfolien aus biologisch abbaubaren Kunststoffen angeboten. Der Vorteil ist, dass diese untergepflügt werden können und dann im Boden zersetzt werden.<ref name="UBA2"></ref> Bioabbaubare Kunststoffe kommen auch bei Düngemittel- und Saatgutumhüllungen zum Einsatz.<ref>{{Internetquelle |autor=Alfons Deter |url=https://www.topagrar.com/acker/news/13-000-t-plastik-pro-jahr-landen-in-unseren-boeden-12580916.html |titel=13.000 t Plastik pro Jahr landen in unseren Böden |werk=[[top agrar|topagrar.com]] |datum=2021-06-01 |abruf=2021-06-01}}</ref>

== Gesetzliche Regelungen ==
=== Europäische Regelungen ===
[[Datei:Biodegradable.svg|mini|hochkant|Kompostierbarkeitszeichen der DIN CERTCO und der European Bioplastics nach EN 13432]]
{{Mehrere Bilder
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 | Bild1       = Waste Bag made of PLA-Blend Bio-Flex.jpg
 | Untertitel1 = Mülltüte aus bioabbaubarem PLA – darf in Deutschland nur in wenigen Kommunen in den Biomüll
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 | Bild2       = 2008-07-14 Biodegradable cups at Chubby's Tacos.jpg
 | Untertitel2 = Becher aus bioabbaubarem Kunststoff – dürfen in Deutschland nicht in den Biomüll
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 }}
Auf europäischer Ebene erfolgt die Regelung der Richtlinien für bioabbaubare Kunststoffe in der [[Europäische Norm|europäischen Norm]] EN 13432. Die Norm fordert die folgenden Standards, damit ein Kunststoff als vollständig kompostierbar gilt:<ref name="DIN EN">{{Internetquelle |url=http://www.bioplastics.ch/EN-13432.pdf |titel=EN-13432 Nachweis Kompostierbarkeit|hrsg=Verband European Bioplastics |abruf=2019-09-24}} </ref>
* Chemische Analyse: Darlegung aller Inhaltsstoffe und Überprüfung der Grenzwerte für [[Schwermetalle]].
* Abbaubarkeit in wässrigen Medien: 90 % des organischen Materials müssen in 6 Monaten in CO<sub>2</sub> umgewandelt werden.
* [[Kompostierung]]: Nach 12 Wochen Kompostierung dürfen nicht mehr als 10 % Rückstände bezogen auf die Originalmasse in einem 2-mm-Sieb zurückbleiben.
* Praktische Prüfung der technischen Kompostierbarkeit: Es darf keine negativen Einwirkungen auf den Kompostierungsprozess geben.
* [[Ökotoxizität]]: Untersuchung der Wirkung des Komposts auf Pflanzen (Wachstum und Ökotoxizität).

Insbesondere ist zu beachten, dass nur industrielle Kompostierbarkeit gefordert wird. Durch Eigenkompostierung werden auch als ''100 Prozent kompostierbar'' bezeichnete Produkte, wie einige Einkaufstüten, nicht unbedingt vollständig abgebaut. Außerdem werden sie wegen der biologischen Abbaubarkeit nicht zwangsläufig kompostiert, sondern eventuell auch in industriellen Anlagen aussortiert.<ref>Frankfurter Rundschau: ''[https://www.fr.de/wirtschaft/doch-nicht-kompostierbar-der-schwindel-mit-den-bio-tueten-a-851053 Doch nicht kompostierbar? Der Schwindel mit den Bio-Tüten]'', vom 11. April 2012, abgerufen am 11. Juni 2013.</ref>

Die Zertifizierung wird in Zusammenarbeit mit dem Branchenverband [[European Bioplastics]] auf nationaler Ebene geregelt.

=== Deutsche Regelungen ===
Wichtige deutsche Regelungen, die biologisch abbaubare Kunststoffe betreffen sind das [[Verpackungsgesetz]] und die [[Bioabfallverordnung]].

Im Allgemeinen dürfen bioabbaubare Kunststoffe nicht im Biomüll entsorgt werden, sondern müssen in der Restabfalltonne entsorgt werden.<ref>{{Internetquelle |url=https://awm.stadt-muenster.de/gemeinsam-nachhaltig/aktion-biotonne |titel=Kein Plastik oder Bioplastik in den Bioabfall! |hrsg=awm.stadt-muenster.de |datum=2024 |abruf=2024-05-06}}</ref> Lediglich Sammelbeutel, die biologisch abbaubar nach der Norm EN 14995 oder EN 13432 und überwiegend biobasiert sind, dürften in der Biotonne entsorgt werden, was jedoch die meisten örtlichen Entsorger verbieten<ref name="UBA">{{Internetquelle |url=https://www.umweltbundesamt.de/biobasierte-biologisch-abbaubare-kunststoffe#textpart-1|titel=Biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe (3.2) |hrsg= Umweltbundesamt |datum=2019-04-22 |abruf=2019-09-24}}</ref>, da ihnen die Kompostierung zu lange dauert und auch eine deutlich höhere Energiezufuhr benötigt.<ref name="Türk">{{Literatur |Autor= Oliver Türk |Titel=Stoffliche Nutzung nachwachsender Rohstoffe |Auflage=1. Auflage |Verlag=Springer Vieweg |Ort=Wiesbaden |Datum=2014 |ISBN=978-3-8348-1763-1 |Seiten=61–66}}</ref>

In Deutschland können bioabbaubare Kunststoffe durch ein von der Zertifizierungsgesellschaft [[DIN CERTO]] vergebenes ''Kompostierbarkeitszeichen'' markiert werden.

=== Amerikanische Regelungen ===
In den [[Vereinigte Staaten|USA]] erfolgt die Regelung der bioabbaubaren Kunststoffe vor allem über die [[ASTM International|ASTM-Norm]] 6400. Um Produkte als ''kompostierbar'' zu kennzeichnen, müssen 60 % des Kunststoffs innerhalb von 180 Tagen abgebaut werden.

Die Zertifizierung erfolgt durch das Biodegradable Products Institute.

== Testverfahren ==
Allgemein anerkannt sind die [[OECD-Richtlinien zur Prüfung von Chemikalien|OECD-Testverfahren]], die auch im Rahmen der Chemikalienzulassung verwendet werden. Für die Klassifizierung als biologisch abbaubarer Kunststoff wird auch die Kompostierbarkeit untersucht.

=== Leichte biologische Abbaubarkeit (OECD 301) ===
Die Tests der OECD-Testserie 301 (A–F) weisen einen raschen und vollständigen biologischen Abbau nach.

Leichte biologische Abbaubarkeit wird dabei nachgewiesen durch einen schnellen und einigermaßen vollständigen Abbau einer Prüfsubstanz in einem aquatischen Milieu unter aeroben Bedingungen. Unterschiedliche Testmethoden stehen für gut oder schlecht lösliche sowie für flüchtige Substanzen zur Verfügung.

* ''Kohlendioxid-Entwicklungstest (OECD 301 B)'': Das durch den biologischen Abbau der Prüfsubstanz entstehende Kohlendioxid wird regelmäßig über 28 Tage analysiert und ist Indikator für den biologischen Abbau. Dieser sog. Sturm-Test wird für die Untersuchung schlecht [[Wasserlöslichkeit|wasserlöslicher]] Chemikalien verwendet.
* ''Geschlossener Flaschentest (OECD 301 D)'': Die biologische Abbaubarkeit der Prüfsubstanz wird bestimmt, indem in regelmäßigen Intervallen über einen Zeitraum von 28 Tagen der Verbrauch von gelöstem Sauerstoff ermittelt wird. Dieser Test wird für flüchtige Chemikalien verwendet.
* ''Modifizierter OECD-Screening-Test (OECD 301 E)'': Die biologische Abbaubarkeit der Prüfsubstanz wird über die Messung des [[Dissolved Organic Carbon]] (= gelöster organischer [[Kohlenstoff]]) über einen Zeitraum von 28 Tagen ermittelt. Dieser Test wird bei ausreichend wasserlöslichen Chemikalien angewendet.

=== Inhärente Abbaubarkeit (OECD 302) ===
Die Tests der OECD-Testserie 302 (A–C) weisen eine zwar eingeschränkte, grundsätzlich aber doch mögliche biologischen Abbaubarkeit der untersuchten Chemikalie nach. Substanzen, die solche Tests bestehen, gelten als grundsätzlich oder inhärent biologisch abbaubar.

* Der ''Zahn-Wellens-EMPA-Test (OECD 302 B)'' untersucht die [[Aerobie|aerobe]] biologische Abbaubarkeit der Prüfsubstanz und gibt das Ergebnis über die Abnahme des [[Chemischer Sauerstoffbedarf|chemischen Sauerstoffbedarfs]] oder des Dissolved Organic Carbon an. Es handelt sich um den meistverwendeten Test für die Untersuchung der inhärenten Abbaubarkeit. Er liefert zusätzlich Informationen über das [[Adsorption]]sverhalten des untersuchten Stoffs.

== Kritik ==
Das deutsche Umweltbundesamt (UBA) steht biologisch abbaubaren Kunststoffen aus fossilen Quellen gänzlich ablehnend, und biobasierten biologisch abbaubaren Kunststoffen zurückhaltend bis ablehnend gegenüber. Es ist der Auffassung, dass es keine nachgewiesenen Umweltvorteile durch biologisch abbaubare Kunststoffe gebe und das Bewerben solcher Kunststoffe als umweltfreundlich unterbleiben solle, bis es Beweise dafür gebe.<ref name="UBA2"></ref> Weiterhin wird angeführt, dass die [[Mehrfachnutzung|mehrfache Nutzung]] und das [[Recycling]] von stabileren Produkten ökologische Vorteile gegenüber abbaubaren Kunststoffen habe. Auch die Eignung für Lebensmittelkontakt wird kritisch gesehen, da befürchtet wird, dass die abbauenden Mikroorganismen zu [[Schmutz|Kontamination]] der Lebensmittel führen.<ref name="UBA3">{{Internetquelle |url=https://www.umweltbundesamt.de/biobasierte-biologisch-abbaubare-kunststoffe#textpart-25|titel=Biobasierte und biologisch abbaubare Kunststoffe (3.9) |hrsg= Umweltbundesamt |datum=2019-04-22 |abruf=2019-10-22}}</ref>

Da lediglich die Kompostierbarkeit unter speziellen Bedingungen getestet und zertifiziert wird, wird angezweifelt, inwieweit biologisch abbaubare Kunststoffe überhaupt sinnvoll im Bezug auf die [[Vermüllung]]sproblematik – insbesondere der [[Plastikmüll in den Ozeanen|Meere]] – sind.<ref name="Behr">{{Literatur |Autor=Arno Behr & Thomas Seidensticker |Titel=Einführung in die Chemie nachwachsender Rohstoffe – Vorkommen, Konversion, Verwendung  |Verlag=Springer Spektrum  |Datum=2018 |ISBN=978-3-662-55254-4 |Seiten=317–335}}</ref>

Ein weiterer Kritikpunkt ist, dass bei einer angestrebten Kompostierung die [[chemische Energie]] in den Stoffen nicht sinnvoll genutzt werde, anders als beispielsweise bei der [[Müllverbrennung]].<ref name="Behr"></ref>

Nicht außer Acht zu lassen ist weiterhin, dass sich Artikel aus biologisch abbaubaren Kunststoffen an ihrem Lebensende vermehrt auch im Kunststoff-Abfallstrom befinden werden. Dies hat eine negative Auswirkung auf die Qualität von Kunststoff-Recyclat. Eine Trennung des Abfallstromes zwischen konventionellen und biologisch abbaubaren Kunststoffen ist technisch schwierig und wird derzeit nicht praktiziert. Biologisch abbaubare Materialien könnten somit sogar eine Kunststoff-Kreislaufwirtschaft behindern, welche zur Schonung von Rohstoffen beiträgt und nicht im Konflikt mit Nahrungsmittel-Rohstoffen steht.

Es wird befürchtet, dass die biologische Abbaubarkeit von Kunststoffen dazu führt, dass Verbraucher diese weniger verantwortungsvoll handhaben und eher wegwerfen. Die Vermutung konnte in einer Untersuchung bestätigt werden.<ref name="Haider">{{Literatur |Autor=Tobias P. Haider, Carolin Völker, Johanna Kramm, Katharina Landfester & Frederik R. Wurm |Titel=Kunststoffe der Zukunft? Der Einfluss von bioabbaubaren Polymeren auf Umwelt und Gesellschaft |Sammelwerk=Angewandte Chemie |Band=131 |Datum=2018 |Seiten=50–63 |DOI=10.1002/ange.201805766}}</ref>

== Literatur ==
* Hans-Josef Endres, Andrea Siebert-Raths: ''Technische Biopolymere''. Hanser-Verlag, München 2009, ISBN 978-3-446-41683-3.
* Christoph Heß: ''Biokunststoffe: Struktur, Eigenschaften, Herstellung, Verarbeitung, Anwendung, Recycling, Entsorgung.'' Carl Hanser Verlag, München, 2024, ISBN 978-3-446-46207-6.
* G. Maier: ''Polymerwerkstoffe, 1. Einführung''. In: Erich Wintermantel, Suk-Woo Ha: Medizintechnik mit biokompatiblen Werkstoffen und Verfahren. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 2002, ISBN 3-540-41261-1.
* Erich Wintermantel, Suk-Woo Ha: ''Biokompatible Werkstoffe und Bauweisen''. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York 1998, ISBN 3-540-64656-6.

== Weblinks ==
* [https://www.european-bioplastics.org/ European Bioplastics e.&nbsp;V.]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Biokunststoff| Biologisch abbaubarer Werkstoff]]
[[Kategorie:Funktionswerkstoff]]
[[Kategorie:Umweltzeichen]]