Zum Schutz der Umwelt und des Meeres sind viele Wegwerfartikel aus Kunststoff in der EU verboten. Erlaubt sind hingegen Einwegartikel aus unmodifizierten natürlichen Polymeren. Gemeinsam mit Partnern entwickeln Forschende des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung, Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI daher kompostierbares Einweggeschirr auf Basis von heimischen, agrarischen Reststoffen aus der Zuckerproduktion.
Viele Einwegplastikprodukte dürfen seit dem 3. Juli 2021 in der EU nicht mehr produziert und in den Handel gebracht werden. Umweltfreundlichere Mehrweglösungen sind jedoch nicht für alle Anwendungsbereiche umsetzbar. Auf Messen, Festivals und anderen Veranstaltungen etwa mangelt es an Lösungen für funktionale, umweltschonende Einwegartikel.
Nach Angaben der Single-Use Plastics Directive (SUPD) sind seit 2021 ausschließlich Einwegprodukte aus unmodifizierten Polymeren erlaubt, die natürlich in der Umwelt vorkommen. Als nachhaltige Alternative entwickeln im Projekt EBRA (siehe unten) Forschende des Fraunhofer WKI gemeinsam mit dem Institut für Biotechnologie der RWTH Aachen und der Pfeifer & Langen GmbH & Co. KG Compounds und Polymerfolien auf Basis von regional verfügbaren, pflanzlichen Reststoffen aus der Nahrungsmittelproduktion, die zum Beispiel zu Tellern oder Besteck weiterverarbeitet werden können.
Regionale Märkte stärken
»Landwirtschaftliche Abfallströme wie Zuckerrübenschnitzel bieten in Kombination mit natürlichen Polymeren wie Maisstärke und Pektin aus Rüben das Potenzial, als Rohstoffe für kompostierbares Geschirr und Besteck verwendet zu werden«, sagt Dr. Arne Schirp, Wissenschaftler am Fraunhofer WKI in Braunschweig. Rübenschnitzel eignen sich ganz besonders für die weitere Verwertung, schließlich fallen sie bei der Rübenernte bei deutschen Zuckerherstellern im siebenstelligen Tonnenbereich an. Durch die Verarbeitung direkt vor Ort zu Compounds könnte man Transportwege kurz halten, CO2 einsparen und regionale Märkte stärken.
Ergänzt wird der Mix aus Rübenschnitzeln, Stärke und Pektinen durch die Weichmacher Wasser und Glycerin. Dass das so hergestellte Substrat im Kontakt mit Lebensmitteln unbedenklich ist, konnten die Projektpartner durch eine in Auftrag gegebene ökotoxikologische Analyse nachweisen.
Mechanisch stabile, wasserresistente Polymerfolien dank Bio- Beschichtungen
Die Materialien müssen einige Kriterien erfüllen: Sie sollen abbaubar und heimkompostierbar sein, das heißt, sie können in einem Hauskompostbehälter oder in den grünen Behältern entsorgt werden. In orientierenden Tests belegten die Forschenden, dass sich die Materialien innerhalb von zwölf Wochen besser abbauen als konventionelle Pappteller. Darüber hinaus zeichnen sie sich durch eine höhere Stabilität aus als das Referenzmaterial. Zudem soll die Herstellung der Compounds und Folien sowie die Umformung zu Einweggeschirr auf bestehenden Anlagen erfolgen können. Besondere Anforderungen bestehen in einer mechanischen Stabilität und Wasserresistenz für fettige Lebensmittel wie Bratwürste und andere ölige Speisen. Dies soll mit biobasierten Beschichtungen erreicht werden, die die RWTH Aachen entwickelt.
»Zuerst wird die Mischung aus aufgemahlenen Rübenschnitzeln, Maisstärke und Additiven mit einem Compounder hergestellt und anschließend zu Pellets zerkleinert. Diese werden zu einer Folie verpresst, die dann beschichtet und im letzten Schritt zu Tellern umgeformt wird«, erläutert Schirp den Produktionsprozess. Da die eingesetzten Polymere keine hohen beziehungsweise gar keine Schmelzpunkte haben, können daraus mit geringem Energieaufwand neue Werkstoffe entstehen. Die agrarischen Reststoffe lassen sich im Sinne der Nachhaltigkeit höherwertig stofflich nutzen.
Inzwischen liegen bereits Teller in Form von Demonstratoren vor, Materialien für Einwegbesteck, das im Spritzgussverfahren hergestellt werden soll, sind in Vorbereitung. Im nächsten Schritt wollen die Projektpartner die Produktion in den Industriemaßstab überführen und auf den Markt bringen.