13. August 2020 
 
16. Oktober 2019

K 2019: Abfallfett als Ausgangsstoff

Immer deutlicher verlangt die Kunststoffindustrie nach biologisch abbaubaren Kunststoffen. Doch welcher Ausgangsstoff macht Plastik am Ende nachhaltiger? DIE MESSE sprach mit Dr.-Ing. Sebastian L. Riedel von der TU Berlin, der Abfallfett als Ausgangsstoff verwendet.

Foto: TU BerlinFoto: TU Berlin
Aus Abfallfett (links) wird Bioplastik.
Welche regenerativen Rohstoffe können denn verwendet werden, damit der daraus resultierende Kunststoff am Ende der Prozesskette nachhaltiger ist?
Wir können eine Vielfalt von biogenen Reststoffen wie tierische Abfallfette, pflanzliches Frittierfett oder kurzkettige Fettsäuren nach einer speziellen Vergärung von Lebensmittelabfällen in einer Vorstufe zur Produktion von verschiedenen Polyhydroxyalkanoaten (PHA) zur Herstellung einsetzen.

Im Moment werden jährlich etwa zwei Millionen Tonnen Bioplastik produziert. Ist dieses Material wirklich vollständig abbaubar?
Nein. Als Bioplastik werden alle Biopolymere bezeichnet, die entweder aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden können oder biologisch abbaubar sind. Von den zwei Millionen Tonnen Bioplastik zählt circa nur die Hälfte zu den biologisch abbaubaren Biopolymeren. So basiert PET30 zu 30 Prozent auf Bioethanol, ist aber wie erdölbasiertes PET nicht biologisch abbaubar. Bei der anderen eine Million Tonnen biologisch abbaubarer Polymere gilt: Biologisch abbaubar ist nicht gleich biologisch abbaubar.

Einige Polymere wie die Polymilchsäure (PLA) brauchen spezielle Bedingungen zum kompletten biologischen Abbau, die in der Regel nur im Industriekompost erreicht werden. Und auch da können PLA-Produkte für Probleme sorgen, wenn die Verweildauer zu kurz ist. Wir arbeiten hingegen an der Herstellung von Polyhydroxyalkanoaten (PHA), einem natürlichen Polyester und Speicherstoff von vielen Bakterien, die in der Natur wie zum Beispiel im Boden oder Meer vollständig zu CO2 und Wasser abgebaut werden können. Zurzeit liegt die Jahresproduktion nur bei 50.000 Tonnen PHA, was zurzeit auf die hohen Herstellungskosten im Vergleich zu erdölbasiertem Plastik zurückzuführen ist.

Sie suchten mit Ihren Kollegen nach einem alternativen Ausgangsstoff, der das Klima nicht belastet und kein Nahrungs- oder Futtermittel ist, und sind auf Abfallfette gestoßen. Wie sind Sie darauf gekommen und wie wird daraus Bioplastik?
In erster Linie waren wir auf der Suche nach einem möglichst kostengünstigen Ausgangsstoff, um die noch recht hohen Kosten für die PHA-Produktion senken zu können. Auch wollten wir eine Diskussion Plastik versus Nahrungsmittel vermeiden, wie sie vielfach bei der Herstellung von Biokraftstoffen auftritt. Es ist richtig, dass die PHA-Herstellung klimaneutral oder sogar negativ in der CO2-Bilanz sein kann, das kann aber nur erreicht werden, wenn im industriellen Maßstab auf allen Ebenen klimaneutral gearbeitet wird. Stichwort: Transportwege. Bioplastik wird aus den Abfallfetten gewonnen, indem Bakterien das Abfallfett als Kohlenstoffquelle verwenden und als Speicherstoff in Form des Polyesters PHA speichern.

Wir steuern diesen Vorgang in Bioreaktoren und legen die Bedingungen so aus, dass die Bakterien bis zu 100 g/L PHA produzieren. Nach der Kultivierung im Bioreaktor muss das PHA noch aus den Zellen isoliert werden. Dies kann auf verschiedenen Wegen, wie zum Beispiel der Extraktion mit halogenfreien Lösungsmitteln, geschehen. Danach kann das PHA-Material direkt oder nach einer Compoundierung mit Additiven oder anderen Materialien in Prozessen wie dem Spritzguss, der Folienherstellung oder dem 3-D-Druck eingesetzt werden, um zum Beispiel Einwegbesteck, Strohhalme, Folien für die Lebensmittel- oder Agrarwirtschaft herzustellen oder Mikroplastik in Kosmetika zu ersetzen.

Ist das Verfahren die Lösung, um 100-prozentig abbaubares Bioplastik für die Zukunft zu produzieren?
Ja, mit unserem Verfahren kann PHA hergestellt werden, welches in der Natur komplett zu CO2 und Wasser abgebaut werden kann. Bei der Herstellung von Bioplastikprodukten aus PHA muss darauf geachtet werden, dass durch die Compoundierung mit Additiven die Bioabbaubarkeit nicht eingeschränkt wird oder toxische Bestandteile durch den Abbau in die Natur gelangen.

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