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Was ist Biokunststoff?

Der Begriff ist ein wenig kompliziert, da er nicht nur eine Bedeutung hat und verschiedene Dinge beschreiben kann. Biokunststoffe können einen biobasierten Anteil haben, biologisch abbaubar oder biokompatibel sein. Vereinfacht gesagt können sie aus Pflanzen bestehen, werden von der Natur in CO2 und Wasser umgewandelt und schaden dir in keiner Weise. Ein Biokunststoff muss jedoch nicht alle drei Dinge zusammen sein. Das führt zu einer großen Familie von Materialien, die alle (zu Recht) den Titel Biokunststoff beanspruchen, aber ganz unterschiedliche Eigenschaften haben. Auch das kann zu Verwirrung führen. Lass uns die Grundlagen besprechen:

Kunststoff ist wie ein Nudelgericht: Erst die Mischung der richtigen Zutaten macht ihn perfekt

Was ist Kunststoff?

Kunststoff ist eine Mischung aus verschiedenen Materialien, die einen formbaren Feststoff ergeben. Ein Kunststoff besteht hauptsächlich aus langen Atomketten, den so genannten Polymeren. Polymere sind wie nasse Spaghetti und können bei der Verarbeitung verformt werden. Die Plastizität des Polymers ist auch der Grund für den Namen. Da die Polymere teuer und zerbrechlich sind, werden sie immer mit Füllstoffen und Additiven wie Fasern, Mineralpulvern oder organischen Substanzen gemischt. Sie sind notwendig, da sie dem endgültigen Material seine Eigenschaften verleihen, wie z. B. Festigkeit, Flexibilität, Farbe, Oberflächenbeschaffenheit usw. Du kannst dir das Endprodukt ein wenig wie eine Nudelgericht vorstellen. Die langen und ineinander verschlungenen Spaghetti stellen das Polymer dar und die Soße die Füllstoffe und Additive.

Birch-Icon

Fun fact:

Schon vor 200.000 Jahren haben Menschen Biopolymere verwendet. Birkenpech wurde durch trockene Destillation aus Birkenrinde gewonnen und zum Beispiel verwendet, um zerbrochene Töpfe zu reparieren.

Nun ab zu den 3 Bios. Was bedeutet biobasiert, biologisch abbaubar und biokompatibel?

Biobasiert

Ein biobasierter Kunststoff wird aus erneuerbaren Biomassequellen wie Pflanzen hergestellt. Beispiele sind Stärke aus Mais/Reis/Kartoffeln, Zucker aus Zuckerrohr/Zuckerrüben, Zellulose aus Bäumen/Baumwolle, Pflanzenöle aus Saatgut und vieles mehr. Ein biobasierter Kunststoff kann teilweise oder vollständig biobasiert sein. Vielleicht hast du schon einmal ein solches Zertifikat gesehen, zum Teil wird auch der biobasierte Anteil angegeben:

Wie erneuerbar ist mein Kunststoff? In einem Zertifikat steht "biobasiert > 85%", also muss auch ein biobasierter Kunststoff nicht vollständig aus Biomasse bestehen. Der erneuerbare Anteil kann durch die Kohlenstoffdatierungsmethode überprüft werden, da Kohlenstoff aus Erdöl viel älter ist als Kohlenstoff, der aus erneuerbaren Quellen stammt. Die Methode wird auch in der Archäologie verwendet, um das Alter von Fossilien und dergleichen zu datieren. Präzise Wissenschaft!

Der biobasierte Gehalt ist messbar - mit derselben Methode die zur Datierung von Fossilien genutzt wird!


Im Reich der biobasierten Polymere (erinnerst du dich an die Spaghetti?) gibt es eine ganze Reihe unterschiedlicher Typen. Da sind zunächst die natürlichen Polymere. Sie kommen so wie sie sind in der Natur vor. Du hast vielleicht schon von Lignin aus Bäumen oder Chitin aus Insekten und Krustentieren gehört. Zusammen mit Stärke, Zellulose und Proteinen sind sie die am häufigsten vorkommenden Biopolymere in der Natur. Es gibt noch viele weitere, die in verschiedenen Pflanzen, Algen, Pilzen und Bakterien zu finden sind. Es ist wirklich eine faszinierende Welt.

Die natürlichen Polymere können auch weiterverarbeitet werden, dies geschieht z. B. bei Zellulose, wenn sie zu Viskose für die glatten seidenähnlichen Naturstoffe versponnen wird. Ein weiterer Weg, um von natürlichen Rohstoffen wie Zucker zu Biopolymeren zu gelangen, ist die Fermentation. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist PLA, das sowohl im 3D-Druck als auch bei Verpackungen sehr beliebt ist. Aber auch die gute alte chemische Synthese kann genutzt werden. Ein Sonderfall dabei sind sogenannte Drop-ins. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um biobasierte Kopien von gängigen petrobasierten Kunststoffen. So ist zum Beispiel eine Komponente des Materials für die Plantbottle eines Herstellers für koffeinhaltige Getränke biobasiert. Das heißt, die Drop-Ins sind chemisch genau dasselbe wie ihre fossilen Gegenstücke (und daher auch nicht biologisch abbaubar), nur eben (teilweise) aus nachwachsenden Rohstoffen.


Einige Biokunststoffe werden aus Pflanzen hergestellt, die nur zum Zweck der Biokunststoffproduktion angepflanzt wurden - was in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion steht. Besser ist es, Nebenprodukte und Abfälle aus der Landwirtschaft wie Stroh oder Bagasse (Zuckerrohr mit extrahiertem Zucker) sowie Lebensmittelabfälle zu verwenden. Es gibt einige großartige Ideen und Materialien, die allerlei Arten von Abfallströmen nutzen, sogar Klärschlamm. #closetheloop

Fun fact:

Wusstest du, dass die ersten modernen Kunststoffmaterialien biobasiert waren? Im Jahr 1912 patentiert, ist einer der ersten Verpackungskunststoffe, Zellophan, auch heute noch im Einsatz.

Biologisch abbaubar

Wenn die Zersetzung durch biologische Aktivität erfolgt, darf sich ein Material als biologisch abbaubar bezeichnen. Wenn genügend Sauerstoff für die Mikroben zur Verfügung steht, hinterlassen vollständig biologisch abbaubare Materialien nichts außer CO2, Wasser, Mineralien und Biomasse. Vor allem keine Mikroplastikpartikel!

Der Ausdruck sagt jedoch nichts darüber aus, wie lange dieser Prozess dauern kann, da die Dau das er stark von den Umgebungsbedingungen abhängt. Ist es an Land oder unter Wasser? Wie warm ist es? Gibt es genug Feuchtigkeit? Sind die richtigen Bakterien vorhanden? Deine Hosentasche bietet diese Bedingungen zum Beispiel nicht. Deshalb wird sich deine kepu-Hülle nicht einfach zersetzen, während du sie benutzt.

Bioabbaubarkeit ist nur durch die Hilfe der Mikroben und kleinen Tierchen, die in unseren Böden leben, möglich.

Um das Problem des Zeitrahmens und der Umgebungsbedingungen zu lösen, kommt der Begriff kompostierbar ins Spiel. Dieser Begriff wird von Normierungsinstituten in Europa und den USA genau definiert. Am einfachsten zu definieren ist die "industrielle Kompostierung", da die Industriekompostierung vergleichsweise einheitlich funktioniert. Damit ein Material diesen Test besteht, muss es innerhalb von 90 Tagen in einer industriellen Kompostierungsumgebung, die auf etwa 58°C oder 136°F eingestellt ist, mindestens 90% seines Gewichts verlieren.

"Heimkompostierbar" ist ein bisschen schwieriger, da sich die heimischen Komposthaufen stark unterscheiden können . Die Bakterien und andere Mikroben, die für den biologischen Abbau verantwortlich sind, mögen es feucht und warm. Wenn die Temperaturen sinken, werden sie langsamer. Diese Taktik wendest du täglich bei Deinem Kühlschrank an. Damit ein Material den "Heimkompostierbarkeitstest" besteht, muss es daher 12 Monate bei Umgebungstemperaturen von 20-30°C 90 % seines biologisch abbaubaren Gewichts verlieren.

Fun fact:

Ein Komposthaufen heizt sich selbst durch die Aktivität der Bakterien, die an der Biomasse knabbern, auf. Er kann Temperaturen von 60 - 70°C erreichen.

Wenn du eigene Kompostierungsversuche startest, denk dran, dass deine Klimazonen und andere Umstände die Dauer stark beeinflussen. Wenn zum Beispiel der Boden im Winter gefroren ist, werden die meisten biologischen Prozesse nahezu gestoppt. Wenn du hingegen in einem heißen, feuchten Klima lebst, wird der biologische Abbau schneller ablaufen. Außerdem spielt auch die Dicke und Struktur des Materials eine große Rolle: je dünner, desto schneller. Als Faustregel gilt, dass die Kompostierung von biologisch abbaubaren Kunststoffprodukten ähnlich schnell abläuft wie bei einem vergleichbaren Produkt aus Holz.

Um etwas über die biologische Abbaubarkeit eines Produkts oder Materials zu erfahren, achte auf diese Zertifikate:

Biokompatibel

Biokompatible Materialien können im Kontakt mit Lebewesen verwendet werden, ohne dass dies zu negativen Auswirkungen führt. Das ist sehr wichtig für Materialien, die in der Medizin verwendet werden, wie z. B. Implantate, Wundauflagen und dergleichen. Zu den biokompatiblen Materialien gehören neben biobasierten Polymeren wie PLA auch petrobasierte Kunststoffe sowie andere Materialien wie Biokeramik, medizinisches Silikon oder Metalllegierungen wie Titan.

Kurz gesagt

All das minus der Biokompabilität ist zusammengefasst in dieser netten kleinen Grafik, die mein Ingenieursherz sehr erfreut:

Es gibt konventionelle Kunststoffe, die aus fossilen Ressourcen stammen und nicht biologisch abbaubar sind. Dann gibt es Biokunststoffe, die aus fossilen Ressourcen hergestellt werden, und gleichzeitig biologisch abbaubar sind. Auf der anderen Seite gibt es Biokunststoffe, die aus Pflanzen stammen, aber trotzdem nicht biologisch abbaubar sind. Und dann gibt es die Biokunststoffe, die alles können: aus nachwachsenden Rohstoffen kommen und wieder zu Erde werden.

Für jede Art von Kunststoff gibt es Vor- und Nachteile. Sie alle zeichnen sich in unterschiedlichen Anwendungsfällen aus, aber das ist ein Thema für ein anderes Mal. Wir sind Experten auf dem Gebiet der nachhaltigen Materialien und suchen immer das nachhaltigste Material passend für unsere Produkte aus #earthfriendly #biobased #biodegradable #kepu.