Hausarbeit Verpackungstechnik

WS 2008/2009

Studiengang Lebensmitteltechnologie

Thema:

Biogradable Packaging

Name

Lydia Strauch

Klaudija Cavlovic

Nadine Roll

Soufiane Yassine

Julia von Riesen

---

Inhaltsverzeichnis

Al gemeines 3

Vor- und Nachteile 7

Cel ulose 23

Derivate der Cel ulose 25

Stärke und Derivate 35

Ausblick 43

Literaturverzeichnis I

2

---

Allgemeines

Zunächst muss ein häufig anzutreffender Irrtum beiseite geschafft werden ­ nämlich

der, dass Mül verschwindet, wenn er verbrannt wird. Er ändert lediglich seine Form

und Zusammensetzung und bringt durch seine Verbrennung Unmengen von

Schadstoffen in die Umwelt ein. Dazu gehören Schwer- und Halbmetal e (Blei,

Quecksilber, Arsen), polychlorierte Biphenyle und Naphtaline und auch

krebserregende Kohlenstoffverbindungen. Aber auch die klassischen

Verbrennungsprodukte wie Stickoxide, Kohlenmonoxid und Schwefeldioxid gelangen

als Umweltgifte in die Luft. Man muss nicht erwähnen, dass al diese Stoffe die

Gesundheit des Menschen gefährden.1

Deshalb müssen die Industrie und auch die Verbraucher verstärkt dazu angehalten

werden, einerseits wieder verwendbare Verpackungen zu nutzen, und andererseits

damit die Schließung des Kohlenstoffkreislaufes für den Aufbau unserer nachhaltigen

Wirtschaft befolgen.2

,,Stoffliche Verwertung und Ressourcenschonung auf allen Ebenen, wo immer es

möglich ist

" lautet die Devise.3

Wirklich umweltfreundlich sind die sogenannten

bioabbaubaren Verpackungen

, da

sie weitaus weniger Energie und Erdöl zur Herstel ung benötigen.

Bioabbaubare Verpackungen

werden unter Einwirkung von Mikroorganismen,

Feuchte und Wärme abgebaut. Der Abbau erfolgt schrittweise bis auf die

Grundbausteine. Dabei entsteht überwiegend Kohlendioxid und Wasser, aber auch

Biomasse, woraus auf den Feldern wieder der Rohstoff für eine neue Verpackung

entsteht. Ein perfekter Kreislauf eben!4

Heutzutage gibt es eine große Vielzahl von bioabbaubaren Polymeren, die speziel

für Anwendungen mit geringer Nutzungsdauer von Bedeutung sind, d.h. sie können

prinzipiel al e herkömmlichen Kunststoffe in al en Anwendungen substituieren, in

denen eine lange Lebensdauer nicht erforderlich ist. Wenn die primäre Nutzfunktion

nach dem Gebrauch entfäl t, sol en sie ohne großen Aufwand in möglichst

geschlossenen, naturnahen Kreisläufen durch biologische Verfahren der

Abfal behandlung, wie z.B. der Kompostierung einer Wiederverwertung zugeführt

werden.5

3

---

Der Einsatz von bioabbaubaren Polymeren ist prinzipiel dann sinnvol , wenn die

Funktion des biologischen Abbaus verlangt wird, wie z.B. bei einem Obst- oder

Gemüsebeutel der zum Bioabfal sack wird oder auch wenn das konventionel e

Recycling aufwendig, schwierig oder nicht möglich ist, eine Wiederverwertung aber

gefordert ist wie eben bei Lebensmittelverpackungen. Weitere Anwendungsgebiete

für biologisch abbaubare Polymere sind unter anderem die Landwirtschaft, der

Gartenbau und der Fast Food - Bereich.6

Biologisch abbaubare Polymere können sowohl aus nachwachsenden, als auch aus

fossilen Rohstoffen bestehen oder aber auch aus einer Mischung von beiden. Die

Rohstoffherkunft spielt bei der Eigenschaft der biologischen Abbaubarkeit bzw.

Kompostierbarkeit keine Rol e, nur die chemische Zusammensetzung ist von

Bedeutung.7

Die derzeit wichtigsten bioabbaubaren Polymere, auf die später noch genauer

eingegangen wird, sind:

Cel ulose und Cel ulosederivate

Stärke und Stärkederivate

Polyhydroxyfettsäuren (PHB)

Polymilchsäure (PLA)

4

---

Abbildung 1: Überblick über biologisch abbaubare Polymere aus unterschiedlichen Rohstoffquel en8

Die folgende Abbildung zeigt den geschlossenen Kreislauf von biologisch

abbaubaren Materialien auf Basis der Rohstoffe: Die nachwachsenden Rohstoffe

werden in der Pflanze synthetisiert und gleichzeitig Wasser und Kohlendioxid aus der

Atmosphäre entnommen. Anschließend erfolgt die Aufbereitung des

Pflanzenmaterials zur Herstel ung von biologisch abbaubaren Polymeren, die

wiederum für die Herstel ung von z.B. Verpackungen verwendet werden können.

Nach der primären Nutzung der Verwendung können die durch Kompostierung

abgebaut werden. Dabei entstehen Abbauprodukte (Kompost, Wasser,

Kohlendioxid), die wieder in die nächste Generation bioabbaubarer Polymere

eingehen.9

5

---

Abbildung 2: Stoffkreislauf mit biologisch abbaubaren Produkten auf Basis nachwachsender

Rohstoffe10

Aufgrund von Entsorgungsproblemen und wachsenden Mül mengen, die auch auf ein

wachsendes Volumen der Verpackungsabfäl e zurückzuführen ist, haben

bioabbaubare Verpackungen in den letzten Jahrzehnten zunehmend an Bedeutung

gewonnen. Auch das wachsende Umweltbewusstsein der Bevölkerung, sowie die

Notwendigkeit der Ressourcenschonung haben die Umwelt- und Abfal gesetzgebung

der letzten drei Jahrzehnte massiv geprägt. Denn vorrangiges Ziel in der

Konsumgüterdistribution muss die Vermeidung von Verpackungen sein, indem sie

hinsichtlich ihrer Entsorgung optimiert werden. Dies ist auf verschiedenen Wegen

möglich. Eine davon ist die umweltverträgliche Entsorgung nach einmaliger

Verwendung wie z.B. durch den schon erwähnten biologischen Abbau. Denn aus

biologisch abbaubaren Polymeren lassen sich kompostierbare Kunststoffprodukte

herstel en.11

Die ersten Arbeiten zur Erzielung abbaubarer Kunststoffe erfolgten Anfang der 70er

Jahre als Reaktion auf das Litter - Problem (Abfal , der in die Landschaft geworfen

wurde). Man war darauf aus, dass dieser Mül durch das Sonnenlicht in Kombination

mit Wärme, Luft, Wind und Wasser in Zukunft abzubauen sein sol .12

6

---

Erst Mitte der 80er Jahre wurde den bioabbaubaren Kunststoffen eine größere

Bedeutung seitens der Öffentlichkeit und Forschung geschenkt. Die Ursachen waren

sehr vielfältig. Zum einen lag es an der Faszination des Wortes ,,biologisch" und zum

anderen in der Hoffnung neue Entsorgungsmöglichkeiten durch Kompostieren in

häuslichen und gewerblichen Anlagen zu schaffen. Aber auch die Erschließung

neuer Absatzmöglichkeiten für nachwachsende Rohstoffe und die Schonung fossiler

Vorräte gehörten ebenfal s zu den Ursachen.13

Da der Begriff ,,kompostierbar" nicht geschützt ist und auch die Produkte aus

biologisch abbaubaren Polymeren sich äußerlich kaum von den konventionel

hergestel ten Kunststoffen unterscheiden, hat die Wirtschaft ein Verfahren zur

Zertifizierung und Kennzeichnung von kompostierbaren Produkten etabliert. In

Deutschland wird die Zertifizierung von der DIN CERTO Gesel schaft für

Konformitätsbewertung durchgeführt. Demnach unterliegen nachweislich

kompostierbare Verpackungen bis 2012 nicht dem § 6 der Verpackungsverordnung,

d.h. Herstel er und Vertreiber von Biopolymeren müssen sich nicht an einem

Rücknahmesystem beteiligen. Durch die Freistel ung von Entsorgungsgebühren von

etwa 1500 Euro pro Tonne sol die Markteinführung von Biokunststoffen gefördert

werden. Al ein durch diese Regelung im Jahre 2005 haben sich die

Marktperspektiven in Deutschland erheblich verbessert.14

Nach Prüfung der biologischen Abbaubarkeit (DIN V 54900-1) und Kompostierbarkeit

nach normierten Prüfverfahren (DIN V 54900), sowie einer Produktzertifizierung

durch Experten, gelten zertifizierte Produkte als nachweislich für die Kompostierung

geeignet und dürfen demnach das in Abbildung 4 dargestel te Kompostierbarkeits-

Logo tragen, welches mit einem breiten Schutzbereich in Europa geschützt ist.15

Vor- und Nachteile

Biologisch abbaubare Verpackungen weisen eine Vielzahl von Vorteilen auf, jedoch

gibt es auch einige Nachteile. Die Vor- und Nachteile werden im folgenden Abschnitt

näher erläutert.

7

---

Vorteile:16

gute Alternative zu den aus Erdöl oder Erdgas hergestel ten, konventionel en

Kunststoffen Schonung fossiler Ressourcen wie Erdöl, Erdgas und Kohle

Erfül ung der Kundenwünsche nach Nachhaltigkeit

Verringerung des Entsorgungsproblems durch leichtere Entsorgung mittels

Kompostierung

Verwendung von Kompost in der Landwirtschaft trägt zur Extensivierung bei

Minderung der Bodenerosion und Verbesserung der Bodenstruktur

Ansteigen der Bodenfruchtbarkeit und Erträge durch organischen Dünger

(Kompost) durch Einsparung von Kunstdünger werden weitere

Umweltbelastungen vermieden

Besitzen eine hohe Wertschöpfung

Entlastung der CO2 ­ Bilanz der Atmosphäre umweltfreundlicher,

klimaschonender

Senken der Schadstoffbilanz

Produkte, die oftmals in der Umwelt verloren gehen, werden abgebaut und

verschmutzen nicht noch zusätzlich Bewältigung des Litters

weniger Energieaufwand bei der Herstel ung

tragen zur Erhaltung der biologischen Vielfalt bei und bereichern die

Kulturlandschaft

Entsorgung aufgrund der Kompostierbarkeit günstiger als bei konventionel en

Kunststoffen die durch Recycling wiederverwertet werden

Nachteile:17

wesentlich teurer als vergleichbare, konventionel e Kunststoffe, da Steigerung

der Materialkosten

ein vorzeitiger biologischer Abbau, z.B. durch Mikroorganismen im

Lebensmittel muss aus lebensmittelrechtlicher und funktionel en Gründen

8

---