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Bioplastik als Alternative zu Kunststoff

Infos zu Bioplastik als Alternative zu normalem

Kunststoff 

 

Kunststoff  Für den Begriff Bioplastik oder Biokunststoff gibt es zwei unterschiedliche Definitionen. Zum einen werden unter diesem Begriff alle die Kunststoffe zusammengefasst, bei denen nachwachsende Rohstoffe die Basis bilden.Zum anderen werden solche Kunststoffe als Biokunststoffe bezeichnet, die biologisch abbaubar und kompostierbar sind, unabhängig davon, auf Basis welcher Rohstoffe sie hergestellt wurden.

Die erste Definition schließt damit auch solche Kunststoffe ein, die zwar aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen, aber nicht oder nur schwer biologisch abbaubar sind. Die zweite Definition hingegen schließt solche Kunststoffe aus, umfasst aber auch abbaubare Kunststoffe auf Mineralölbasis. 

Bioplastik wird zu Formteilen, zu Halbzeugen und zu Folien verarbeitet und beispielsweise als Verpackungsmaterial, im Cateringbereich, im Garten- und Landschaftsbau oder in der Medizin verwendet. Derzeit spielen Biokunststoffe auf dem internationalen Kunststoffmarkt noch eine eher untergeordnete Rolle. Nachdem die meisten Kunststoffe heute aus Erdöl hergestellt werden, der weltweite Bedarf an Energie und Rohstoffen sowie die politische Instabilität in den Förderländern den Rohölpreis aber in den letzten Jahren konstant steigen ließen, dürfte die Bedeutung von Bioplastik in naher Zukunft stark zunehmen.

Experten schätzen, dass rund zehn Prozent aller Kunststoffprodukte und etwa 70 Prozent der Verpackungsmaterialien künftig durch Bioplastikprodukte ersetzt werden können. Was es nun aber genau mit Biokunststoffen auf sich hat, erklärt die folgende Übersicht mit den wichtigsten Infos zu Bioplastik als Alternative zu normalem Kunststoff. 

 

 

Die Geschichte von Bioplastik

 

Auch wenn Erdöl zunehmend knapper und damit teurer wird, das Umweltbewusstsein vor allem in den letzten Jahren deutlich gestiegen ist und Bioprodukte im Allgemeinen einen regelrechten Boom erleben, ist Bioplastik keineswegs eine neue Erfindung. Ganz im Gegenteil waren gerade Biokunststoffe die ersten industriell hergestellten Kunststoffe überhaupt. Nachdem John W. Hyatt Celluloid im Zuge eines Preisausschreibens erfunden hatte, bei dem es darum ging, eine günstige Alternative für das seinerzeit in Billardkugeln verarbeitete Elfenbein zu finden, gründete er zusammen mit seinem Bruder schon 1869 die erste Celluloid-Fabrik.

Celluloid ist ein thermoplastischer Kunststoff, der auf Basis von Cellulose hergestellt wird und schon bald für unterschiedliche Produkte wie Filme, Spielzeug, Brilleneinfassungen oder Kämme verwendet werden sollte. Der große Nachteil war allerdings die schnelle Entflammbarkeit, weshalb Celluloid recht schnell von Galalith verdrängt wurde. Das aus Casein hergestellte Galalith wurde 1897 erfunden und in verschiedensten Farben für beispielsweise Spielzeug, Radiogehäuse, Zigarettendosen, Griffe, Knöpfe und viele andere Dinge verwendet.

1923 begann die industrielle Fertigung von Cellulosehydrat, das die meisten eher als Zellglas oder unter dem Markennamen Cellophan kennen. Damals wurde Zellglas in erster Linie für die Herstellung von transparenten Folien verwendet, heute dient es als Verpackungsmaterial. Die Herstellung von Zellglas und der anderen Biokunststoffe verursachte jedoch recht hohe Kosten. Nachdem es gelang, Kunststoffe auf Basis von Mineralölen herzustellen, wurden die ersten Biokunststoffe recht schnell verdrängt.

Schon 1907 begann die Produktion von Bakelit, 1930 folgte Plexiglas und in den Folgejahren eroberten Polyamid, Polystyrol und Polytetrafluorethylen den Markt. Ab 1956 schließlich begann die industrielle Herstellung von Polyethylen und Polypropylen und damit von den beiden Kunststoffen, die bis heute die wichtigste Rolle auf dem Kunststoffmarkt spielen.

Eine Rückbesinnung auf Biokunststoffe gab es erst wieder in den 1980er-Jahren, als sich das ökologische Bewusstsein allmählich änderte und gleichzeitig nach Möglichkeiten gesucht wurde, um die Abhängigkeit von Erdöl als Hauptrohstoff zu reduzieren.   

 

Die unterschiedlichen Arten von Bioplastik

 

Derzeit sind Stärke und Cellulose die beiden wichtigsten Ausgangsstoffe für Bioplastik, aber auch Rohstoffe wie Chitin, Lignin, Casein, Gelatine, Pflanzenöl oder Getreideproteine kommen in Frage. Je nach Zusammensetzung der Rohstoffe, dem verwendeten Herstellungsverfahren und den beigemischten Additiven können Biokunststoffe im Hinblick auf Formbarkeit, Elastizität, Bruchfestigkeit, Härte, Temperatur- und Wärmebeständigkeit sowie Beständigkeit gegenüber Chemikalien verändert werden.

Der mit Abstand wichtigste Biokunststoff derzeit ist thermoplastische Stärke, für die Mais, Weizen und Kartoffeln sowie in Asien Tapioka die Ausgangspflanzen bilden. Thermoplastische Stärke nimmt Feuchtigkeit auf, weshalb sie im Normalfall nur ein Bestandteil von modernen Biokunststoffen ist.

Als zweiter Bestandteil werden wasserabweisende, biologisch abbaubare Polymere beigemischt. Die Kunststoffgranulate werden anschließend zu Folien, Spritzgussartikeln oder Beschichtungen weiterverarbeitet und in Form von beispielsweise Tragetaschen, Joghurtbechern, Plastikbesteck, Pflanztöpfen, beschichteten Papieren oder Folien für Babywindeln auf den Markt gebracht.

Ein weiterer wichtiger Rohstoff für Bioplastik ist Cellulose, die zusammen mit Lignin den Hauptstrukturbaustoff der meisten Pflanzen bildet und folglich aus Pflanzen gewonnen werden kann. Um Bioplastik herzustellen, wird Cellulose gereinigt, chemisch modifiziert und zu Biokunststoffen wie Celluloseacetat, Celluloid, Cellophan, Cellulosenitrat oder Vulkanfiber verarbeitet.

Polymilchsäure, kurz PLA, entsteht durch die Polymerisation von Milchsäure und ergibt vermischt mit Addiviten, die die gewünschten Eigenschaften beeinflussen, ein transparentes Material, das thermoplastischen Massenkunststoffen gleicht. Verwendet wird PLA für die Herstellung von Folien, Formteilen, Dosen, Flaschen, Bechern sowie unterschiedlichen Gebrauchsgegenständen und Verpackungsmaterialien.

Aber der transparente Biokunststoff kommt auch in der Bauindustrie, im Automobilbau und im Bereich von Optik und Technik zum Einsatz. Schon seit längerem wird PLA außerdem in der Pharmazie und Medizin genutzt, beispielsweise in Form von Schrauben und Platten zur Stabilisierung von Knochenbrüchen oder als Nahtmaterial.

Polyhydroxybuttersäure, kurz PHB, ist ein Biopolymer, das im Hinblick auf seine Eigenschaften mit dem erdölbasierten Polypropylen vergleichbar ist. Die Herstellung von PHB ist auf Basis von Zucker und Stärke, aber auch auf Basis von beispielsweise Palmöl oder Glycerin möglich. Die großen Pluspunkte von PHB liegen darin, dass der Biokunststoff biologisch abbaubar ist, sein Schmelzpunkt bei über 130 Grad liegt und er optimale mechanische Eigenschaften für viele Verwendungszwecke mitbringt.

Die größte Schwierigkeit bildet jedoch die Gewinnung des Kunststoffes aus Bakterien, wobei zahlreiche Wissenschaftler an Verfahren arbeiten und mittlerweile auch Unternehmen in die Forschung investieren und abgekündigt haben, in die PHB-Produktion einzusteigen. Ähnliches gilt jedoch allgemein für Bioplastik, denn hier gibt es große Potenziale, aber gleichzeitig noch viele Felder, die es erst noch zu erschließen gilt.

 

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