Vom Holzabfall zur Armlehne

Auch das geht: kompostierbare CD-ROMs aus Biomasse

Erdöl bildet den Grundstoff für fast alle Kunststoffe. Als Rohmaterial macht es etwa 80 Prozent der Kunststoffkosten aus – deshalb schlagen Preisschwankungen beim Erdöl schnell auf die Preise für Kunststoffe durch. Dennoch lassen sich Kunststoffe nicht ohne Weiteres durch ‚natürliche’ Werkstoffe wie zum Beispiel Holz, Stein oder auch Glas ersetzen, denn auf die besonderen Eigenschaften der Kunststoffe kann man heute kaum noch verzichten. Sie sind beliebig verformbar, elastisch, leicht, stabil und man kann ihnen je nach Rezeptur weitere Eigenschaften verleihen, ganz wie man sie braucht: hart oder weich, lichtundurchlässig oder transparent. Die Branche ist inzwischen besonders stark daran interessiert, Kunststoffe aus anderen Rohstoffen als aus dem immer knapper und teurer werdenden Erdöl zu produzieren.

Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen

Bioplastik: In manchen Fällen so gut, dass man es trinken kann

Es gibt aber durchaus Alternativen zum Erdöl. Zum Beispiel Biokunststoffe. So werden Kunststoffe bezeichnet, die vollständig biologisch abbaubar sind. Sie werden zum Großteil aus nachwachsenden Rohstoffen wie Stärke und Zellulose produziert, die von stärkehaltigen Pflanzen wie Mais oder Zuckerrüben stammen. Das Angebot geht von der Bioplastiktüte aus Mais über Blumentöpfe aus Kartoffelabfällen (Pommesproduktion), über Pralinenschachteln, Verpackungen für Erdbeeren oder Tomaten, Einweggeschirr, Zahnputzbecher bis hin zu der Urne aus ‚Fasal’, einem Granulat aus Holz, Mais und biologisch abbaubaren Polymeren. Wegen der Verrottungsfähigkeit sind es vor allem kurzlebige Konsumgüter, die aus solchen Stoffen hergestellt werden.

Damit der Verbraucher Biokunststoffe von konventionellen Kunststoffen unterscheiden kann, kennzeichnen die Hersteller ihre Produkte mit dem ‚Keimling-Label’: Es soll versichern, dass der Kunststoff, auf dem es angebracht ist, kompostierbar ist. Rund 50.000 Tonnen Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen werden derzeit jährlich in Deutschland verbraucht – bei einer Gesamtproduktion von 18 Millionen Tonnen Kunststoffen ist dies im Moment nur ein verschwindender Anteil. Je teurer jedoch das Erdöl wird, desto größer dürfte der Marktanteil der Biokunststoffe werden.

Kunststoff aus Holzabfällen

Lignin dient bisher nur als Brennstoff – kann aber mehr

Die Heilbronner Firma Tecnaro setzt auf einen anderen Rohstoff, der reichlich vorhanden ist und für den es bisher kaum Verwendung gibt: Lignin. Lignin ist nach der Zellulose das zweithäufigste Polymer in der Natur. Es macht etwa 30 Prozent jedes Baumes und jeder verholzenden Pflanze aus und dient der Pflanze als Stützkorsett. Bei der Papierherstellung fällt Lignin als Abfallprodukt an. Im Papier selbst ist es unerwünscht, denn es verursacht das Vergilben des Papiers. Um sogenanntes „holzfreies“ Papier zu produzieren – was in Wirklichkeit „ligninfrei“ bedeutet – kocht man das Lignin aus dem Holz heraus. Weltweit fallen jährlich rund 50 Millionen Tonnen Lignin an, die meist nur verfeuert werden und so die Energie für die Papiermühle liefern.

Doch aus Lignin lassen sich wertvolle Grundstoffe für die Kunststoffindustrie herstellen – verfeuern kann man es hinterher immer noch. Die Kunst besteht in der richtigen Mischung von Lignin, Zellulose, Wachsen und Harzen. Das entstehende Produkt der Firma Tecnaro, „Arboform“, ist unter Druck und bei hohen Temperaturen verformbar und behält auch nach Abkühlung die Form. Der ideale Kunststoff. Aus dem Granulat, wie es bei Tecnaro entsteht, lassen sich Produkte herstellen, die sonst aus Holz nicht herstellbar wären – und normalerweise auf Erdölbasis produziert werden müssten. Der besondere Vorteil des Granulats liegt außerdem darin, dass es ohne weitere technische Änderungen auf herkömmlichen Maschinen verarbeitet werden kann. Es kann in der Produktion gleichberechtigt neben den üblichen erdölbasierten Granulaten eingesetzt werden. Die Verwendungsmöglichkeiten sind vielfältig: Aus „Arboform“ werden zum Beispiel Lautsprecherboxen, Uhrengehäuse, Autoarmaturen, Spielwaren und Knöpfe hergestellt. Auch Computer-, Fernseh- oder Handygehäuse aus dem „flüssigem Holz“ sind möglich. Tecnaro produziert pro Jahr rund 500 Tonnen Granulat und beliefert damit Kunden in der ganzen Welt.

Kunststoffproduktion mit Biotechnologie

„Arboform“ kann auf herkömmlichen Spritzguss-Maschinen verarbeitet werden

Eine für die Industrie sehr interessante Möglichkeit, aus nachwachsenden Rohstoffen Kunststoffe zu produzieren, besteht darin, Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen, Pilze oder Algen zur Produktion einzusetzen. Diese kleinen Helfer verwandeln dann auf biologischem Wege Ausgangsstoffe wie Stroh, Holz, Zuckerrüben oder Mais in die für den industriellen Einsatz gewünschten Produkte. Dabei sucht man entweder die passenden Organismen aus der Natur, die ohnehin schon solche Umwandlungsprozesse in kleinem Maßstab für ihre eigenen Zwecke vornehmen, und bringt sie durch gezielte Züchtung dazu, in industriellen Dimensionen zu produzieren. Oder man baut sich die passenden Organismen durch gentechnische Manipulationen gleich selbst. Experten rechnen damit, dass in den kommenden 10 bis 20 Jahren etwa 20 Prozent der chemischen Industrie mit biotechnologischen Methoden arbeiten wird.

Die entscheidende Rolle des Kohlenstoffs

Aber auch bei der biotechnologischen Produktion werden natürliche Kohlenstofflieferanten gebraucht, vor allem Zucker. Der Vorteil der Produktion auf Kohlenstoffbasis: Die Produktion verläuft CO2-neutral, weil nur so viel CO2 freigesetzt wird, wie die Pflanze beim Wachsen aufgenommen hat. Der Nachteil: Egal, welche Pflanze man anbaut, um daraus Kunststoffe oder Chemikalien zu produzieren – man gerät immer in eine Konkurrenz zum Lebensmittelanbau. Und die landwirtschaftlichen Flächen sind begrenzt. Ein Ausweg könnte darin bestehen, dass man nach Pflanzenteilen sucht, die bei der Lebensmittelproduktion mit anfallen, aber nicht verwertet werden können. Auf einem Weizenfeld zum Beispiel wächst eine große Menge Biomasse, von der nur ein winziger Teil, nämlich die Körner, letztendlich als Lebensmittel Verwendung findet. Der Rest – das Stroh – ist gerade noch als Unterlage im Kuhstall zu gebrauchen. Trotzdem besteht es im Wesentlichen aus Kohlenstoffverbindungen – also genau aus den Bestandteilen, aus denen auch Erdöl aufgebaut ist. Bislang stehen die Wissenschaftler noch ganz am Anfang bei der Suche nach Möglichkeiten, diese Kohlenstoffketten aus dem organischen Material herauszubekommen.