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„Die Hoffnung in Biokunststoffe ist zu Recht groß, aber kein Allheilmittel“

Dr. Miriam Weber von HYDRA Marine Science untersucht, wie sich Bioplastik in marinen Gewässern verhält.

Erste Ergebnisse zeigen: Die neuen Kunststoffe sind noch lange keine umweltverträgliche Alternative. Jetzt arbeitet das Team aber an einer Methode, die die von Bioplastik ausgehende Gefahr künftig besser einschätzen ließe.

  • Frau Weber, wir alle kennen die verehrenden Bilder, auf denen sich Schildkröten und andere Tiere in Plastiknetzen verheddern. Bleiben uns diese Bilder mit der Entwicklung von Bioplastik bald erspart?

Nein, für eine Schildkröte ist ein Netz aus Bioplastik genauso tödlich. Ein biologisch abbaubares Netz wird sich nicht in der Zeit abbauen wie die Schildkröte die Luft anhalten kann. Das wäre natürlich schön: Plastik, das nach Stunden oder Tagen verschwunden ist. Unter guten Bedingungen ist es bisher möglich, dass es wenige Wochen dauert. Hier treffen die Nutzung mit der ‚end-of-life‘ Situation aufeinander, immerhin soll der Kunststoff ja auch eine gewisse Funktion erfüllen. Wie lange ein biologischer Abbau in der Umwelt dauert, hängt von den Umweltbedingungen und auch vom Material ab. Beispielsweise kann das gleiche Material in kalter Umgebung Jahre brauchen und in tropischen Gebieten nur einige Wochen, bis es vollständig abgebaut ist.

  • Dennoch sind die Hoffnungen in Biokunststoffe groß.

Das sind sie auch zu Recht. Hier sollte der Fokus auf drei Anwendungen liegen. Erstens: da, wo wir einen gewollten Eintrag haben, beispielsweise in Saatschutzhüllen in der Agrarwirtschaft oder Feuerwerkskörper. Zweitens: da, wo sie ein hohes Verlustrisiko haben, beispielsweise Fischereiartikel wie Netze und Boxen. Und Drittens: Dort, wo einen Eintrag durch die schlichte Nutzung geschieht, beispielsweise beim Abrieb von Straßenmarkierungen, unserer Kleidung und Schuhsolen. Aber hier sollten wir zunächst einmal definieren, worüber wir genau sprechen. Bioplastik ist nicht gleich Bioplastik.

Das wird in der Öffentlichkeit häufig leider allzu sehr vereinfacht. Zunächst einmal gibt es Kunststoffe, die auf nachwachsenden Rohstoffen basieren und solche, die biologisch abbaubar sind. Beides nennen wir Bioplastik. Für mich sollte ‚Bioplastik‘ beides sein, bio-basiert und biologisch abbaubar. Interessant für den Schutz der Umwelt sind vor allem solche, die sich dort auch effektiv abbauen. Wichtig zu verstehen ist, dass die Umweltbedingungen die Abbaugeschwindigkeit beeinflussen, und dass diese vielfältig sind. Die Werte schwanken extrem, mal dauert es wenige Wochen, mal Jahre.

  • Wie kommen die großen Unterschiede zustande?

Nun, Meer ist nicht gleich Meer. Plastik ist dort unterschiedlichsten Bedingungen ausgesetzt. Es kommt beispielsweise darauf an, ob das Material am Boden landet, in der Wassersäule „schwebt“ oder am Strand liegt. Auf dem Meeresboden sind die Temperaturen relativ stabil, am Strand nicht. Am Strand wird das Plastik mal mit Wasser bedeckt, mal nicht. Mal ist es Sonneneinstrahlung ausgesetzt, mal nicht. Auch der Salzgehalt schwankt. Und das beeinflusst natürlich stark die Fähigkeit der Mikroben, Plastik abzubauen und dieses vollständig zu remineralisieren.

Ein aktuelles Beispiel: Es gibt Biokunststoffe, die sich in tropischen Breitengraden am Meeresboden in wenigen Wochen vollständig zersetzen. Bei den gleichen Materialien am Meeresboden des Mittelmeers sehen wir aber, dass es mehrere Monate dauert. Und wenn es dann noch ein etwas komplexerer Kunststoff ist, dauert es auch schnell mehrere Jahre.

  • Wie also unterscheiden sich die Habitate Meeresboden, Wassersäule und Strand in Bezug auf die Abbaugeschwindigkeit?

Eine Tendenz ist, dass es am Meeresboden am schnellsten geht. Wobei es da noch auf einen anderen Aspekt ankommt, nämlich die Verfügbarkeit von Nährstoffen. Ein Mikroorganismus, der das Plastik abbaut, braucht nicht nur die Kohlenstoffe des Plastiks, sondern auch Stickstoffverbindungen, Phosphorverbindungen und andere Elemente. Wenn da nur ein Faktor limitiert ist, geht die Rechnung nicht mehr auf; der Abbau verläuft langsamer.

  • Und perfekte Bedingungen sind wohl eher die Ausnahme…

…exakt. Die Natur ist nun einmal vielfältig und kompliziert.

  • Deshalb habt ihr ein Verfahren entwickelt, mit der sich die Plastikgefahr besser ermitteln lässt. Wie funktioniert das?

Genau. Wir gehen pragmatisch heran und sagen: Lasst uns die Bedingungen heraussuchen, die am relevantesten sind, weil sie häufig vorkommen. Dort ermitteln wir experimentell die Abbauraten und entwickeln damit ein Modell, das Schätzwerte abhängig von all den oben genannten Faktoren errechnet. Damit könnten wir in Zukunft beispielsweise ermitteln: Eine üblich verwendete Flasche aus PHA mit einer genormten Dicke braucht je nach Meeresbedingung zwischen zwei und zehn Monaten – wobei die Zahlen in diesem Beispiel noch willkürlich sind.

Das Modell könnte dann grob zwischen drei Umgebungen unterscheiden: günstige, mittelgünstige und schlechte Bedingungen. In einem zweiten Schritt wollen wir auch ökotoxikologische Test anwenden, um herauszufinden, wie sich der Abbau auf die Umwelt auswirkt. Neben Feldexperimenten untersuchen wir relevanten Bedingungen in Tankexperimenten, in denen sich natürliche Einflüsse simulieren lassen und wir somit mehr Ergebnisse erzielen können.

  • Welche Biokunststoffe lassen sich denn abhängig von den Bedingungen grundsätzlich besser als andere abbauen?

Wir haben in unseren bisherigen Untersuchungen herausgefunden, dass sich vor allem solche mit Stärke und Polyhydroxybuttersäure gut abbauen lassen. Das sind aber noch keine abschließenden Ergebnisse. Wir schauen uns auch weiterhin Cellulose und PLA an und auch natürliche Materialien wie Bananenblätter oder Holz. Im Moment arbeiten wir noch mit reinen Materialien, und nur wenigen einfachen Gemischen beziehungsweise noch nicht mit Produkten, die sich häufig aus unterschiedlichen Plastiksorten zusammensetzen. Wir können aber jetzt schon sagen: PLA ist in Reinform in der Umwelt sehr, sehr schwierig abzubauen – wenn überhaupt, dauert es mehrere Jahre bis Jahrzehnte.

Das ist in einer industriellen Kompostieranlage anders, dort ist es konstant sehr warm und es hat viele Nährstoffe und Sauerstoff. Temperaturen von 60°C gibt es in der Umwelt so nicht und die Ergebnisse aus einer Kompostieranlage lassen sich nicht auf die Natur übertragen. Für PLA ist es insofern problematisch, als es in der Funktionalität wiederum extrem nützlich und flexibel ist und deshalb so häufig verwendet wird. Ich bin sehr gespannt, was die Materialforschung in Zukunft hervorbringen wird. Gemische können den Abbau von PLA durch einen beigemengten anderen Stoff ermöglichen indem dieser die Bedingungen unmittelbar an den PLA-Verbindungen so ändert, dass der Abbau einsetzen kann.

  • Die Kritik ist also berechtigt, dass Bioplastik unser Plastikproblem nicht löst und nicht immer besser ist als herkömmliches Plastik?

Ja. Als erstes muss man natürlich sehen: Jeder Plastik, egal wie gut abbaubar oder aus welchen Rohstoffen er ist, ist Müll. Er gehört nicht in die Umwelt. Es wäre fatal, wenn sich weiter die Ansicht durchsetzt, dass wir uns keine Sorgen um Plastik in der Umwelt kümmern müssen, solange es biologisch abbaubar ist. Dennoch gibt es Bereiche, wo wir den Eintrag nur sehr schwer bzw. gar nicht verhindern können oder ihn sogar wollen. In unserem Alltag sind das Abriebe aus Kleidung, Autoreifen oder Schuhsohlen, die beim Tragen entstehen. Dafür es gibt auch keine Filter, die Mikroplastik herausfiltern könnten. Hier ergibt es umso mehr Sinn, einen Ersatz durch biologisch abbaubare Kunststoffe in Erwägung zu ziehen.

Wir brauchen also ein Schema, das es ermöglicht, eine sorgfältige Abschätzung vorzunehmen. Allerdings sehe ich noch die Gefahr, dass Unternehmen das Label Bioplastik für ihre Marketingzwecke nutzen. Das könnte die Konsumenten in dem Glauben lassen, sie seien von ihrer Verantwortung befreit und könnten sich sorglos verhalten. Die Entwicklung hätte also sogar einen nachteiligen Effekt. Bioplastik droht zum modernen Ablasshandel zu werden: Ich kaufe Bioplastik, also bin ich – vermeintlich – von jeglicher Schuld befreit. Das gilt für den Endverbraucher wie für die verkaufenden Unternehmen.

  • Also zeigt sich auch hier wieder: Nicht das (Bio-)Plastik ist das Problem, sondern der menschliche Umgang.

Genau, und deshalb ist einerseits Aufklärung gefragt. Jede Bürgerin und jeder Bürger sollte wissen, was Bioplastik ist und worin er sich von herkömmlichen Kunststoffen unterscheidet. Die Hoffnung in Biokunststoffe ist zu Recht groß, aber kein Allheilmittel. Nun ist die Politik gefragt, einen engeren Rahmen zu schaffen, wie evaluiert werden soll und wer was wie beschriften darf. Sonst wird der Konsument weiter in die Irre geführt.

  • Frau Weber, vielen Dank für das Gespräch!

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Das „Re-Start-Up-Unternehmen“ HYDRA Marine Science hat sich 2018 aus dem damaligen HYDRA Institut für Meereswissenschaften gegründet. Die Meereswissenschaftler untersuchen seit mehr als elf Jahren vor allem biologisch abbaubares Plastik in der Umwelt. Zu den Tätigkeiten von HYDRA Marine Science gehört auch Grundlagenforschung und Beratung.