Von Biomasse zu Plastik ... und wieder zurück

In der vorliegenden Arbeit sollte durch biobasierte und bioabbaubare Lebensmittelverpackungen ein Materialkreislauf geschlossen werden. Verpackungsmaterial aus erneuerbaren Ressourcen soll durch den Abbau wieder als Rohstoff zur Verfügung stehen. Dafür wurde die Chemie der konventionellen Kunststoffe kurz zusammengefasst. Es folgte eine vertiefte Betrachtung der Biokunststoffe. Anschliessend wurde ein nachwachsender Rohstoff gesucht, der sich als Ausgangsmaterial für eine Bioplastikfolie eignet. Er sollte ökologische sowie technische Bedingungen bestmöglich erfüllen. Dafür wurden Biopolymere aus einem ungenutzten Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie auf ihre Verwendbarkeit hin untersucht. Die Kombination aus den Schalen des Hirsekorns und aus der Maisstärke stellte einen Kompromiss zwischen den ökologischen und technischen Anforderungen dar. Beim Verarbeiten von Getreide, hier: Hirse, fallen grosse Mengen Getreidespelzen an, die in der Lebensmittelherstellung keine Verwendung finden. Die Verwertung von diesem industriellen Abfall in einem Verpackungsmaterial erscheint daher ökologisch sinnvoll. Ihre chemischen Eigenschaften erschweren allerdings eine direkte Verarbeitung zu dünnen, flexiblen und stabilen Folien. Maisstärke hingegen hat im Vergleich eine aufwändige Produktion und ist ein wertvoller Nährstoff. Dieses Stärkepolymer verfügt dafür über entscheidende chemische Vorteile, die es zu einem potentiellen Bestandteil von Biofolien machen. Ein reines Maizena-Produkt und ein Komposit aus Stärke und Spelzen wurden im Rahmen dieser Arbeit fabriziert. Die Massenzunahme von der trockenen zur in Wasser gequollenen Folie wurde bei den beiden verschiedenen Materialien gemessen und verglichen. Die geringere Quellbarkeit des cellulose-basierten Spelzes wurde mit einer dichteren Anordnung der Moleküle erklärt. Die Wasser-Moleküle finden weniger Platz, zwischen den Cellulose-Molekülen einzudringen. Dass beide Folien im Vergleich zu konventionell verwendetem Kunststoff deutlich mehr aufgequollen sind, deutet auf eine hohe Durchlässigkeit von Wasserdampf hin. Diese Eigenschaft schränkt die Einsetzbarkeit als Verpackungsmaterial stark ein. Sie eignen sich nicht für feuchte, sondern nur für trockene, allenfalls fettige Nahrungsmittel. Dieses hydrophile Verhalten begünstigt andererseits eine schnelle Biodegradation. Das Beispiel betont den Zielkonflikt im Anspruch eines stabilen und gleichzeitig biologisch abbaubaren Materials. Recherche und Experimente führten zum Schluss, dass der Ansatz nur teilweise ökologisch sinnvoll ist. Es kommt auf den gewählten Ausgangsstoff an, ob das Material wirklich nachhaltiger sein kann als ein fossilbasierter Kunststoff. Die biologische Abbaubarkeit steht im Widerspruch zur gewünschten Beständigkeit in der Anwendung. Weil durch die Verbrennung eines biobasierten Plastiks gleich viel CO₂ freigesetzt wird wie beim natürlichen Abbau, würde auch so der Materialkreislauf geschlossen werden. Aktuell überzeugt das Biomaterial sowohl technisch als auch ökonomisch noch nicht: Das zeigt sein extrem geringer Anteil am Plastikweltmarkt. Trotz der weiteren Erforschung von Plastikalternativen ist ein vermehrtes ökologisches Bewusstsein in der Gesellschaft gefragt. Für einen gänzlichen Verzicht auf die Verpackung braucht es weniger wissenschaftliche und politische Arbeit, sondern vielmehr die Eigenverantwortung der Konsumierenden. Nur so können unverpackte Lebensmittel verkauft werden, ohne dass sie verderben.