Ein neues biobasiertes Polymer könnte eine gute Nachricht für die Umwelt bereithalten. Eine kürzlich durchgeführte Bewertung seiner Industrieproduktion und seiner Verwendung in Flaschen deutet auf eine unter Umständen erhebliche Verringerung der Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) hin.
Kunststoffe richten auf dem Planeten Schaden an – das steht fest. Doch ob man sie mag oder nicht – sie stellen einen festen Bestandteil des modernen Lebens dar. Deshalb hat sich ein Wissenschaftsteam mit Alternativen zu Kunststoffen aus nicht erneuerbarem Erdöl beschäftigt. Als ein vielversprechendes Polymer gilt Polyethylenfuranoat (PEF), eine zu 100 % biobasierte Alternative zum erdölbasierten Polyethylenterephthalat (PET), aus dem jedes Jahr über 500 Milliarden Kunststoffflaschen angefertigt werden. PET ist die chemische Bezeichnung für Polyester.
Eine von Fachleuten begutachtete Lebenszyklusanalyse (Life-Cycle Assessment, LCA) der vom niederländischen Chemietechnologie-Unternehmen Avantium ausgearbeiteten PEF-Anwendungen hat nun ergeben, dass es zu einer erheblichen Verringerung der THG-Emissionen führen würde, bei der Herstellung von 250-ml- und 500-ml-Flaschen den fossilen Kohlenstoff in PET durch vollständig erneuerbaren Kohlenstoff in PEF zu ersetzen. Die LCA wurde im Rahmen des von Avantium koordinierten EU-finanzierten Projekts PEFerence durchgeführt.
Das niederländische Unternehmen hat eine Technologie namens YXY® entwickelt, mit der Zucker auf Pflanzenbasis in ein vollständig rezyklierbares Polymer umgewandelt wird. Das daraus resultierende, zu 100 % biobasierte, kreislauffähige und abbaubare Polymer verbindet Umwelteigenschaften mit einer im Vergleich zu PET überlegenen Leistung. Es verfügt über bessere Barriereeigenschaften für CO2 und Sauerstoff (wodurch sich die Haltbarkeit der verpackten Erzeugnisse verlängert) und eine höhere mechanische Festigkeit (was zu dünneren PEF-Verpackungen führt, die weniger Ressourcen benötigen). Außerdem bietet es eine um 12 °C höhere Hitzebeständigkeit als PET.
„Der Hauptbaustein von PEF, FDCA (2,5-Furandicarbonsäure), kann aus Zuckern (Fruktose), z. B. aus Weizen, Mais und Zuckerrüben, hergestellt werden. FDCA wird mit pflanzenbasiertem Monoethylenglykol (MEG) polymerisiert. Heraus kommt ein 100 % pflanzenbasiertes PEF-Polymer. Wenn die Technologie voll entwickelt ist, kann PEF auch aus Zellulose und damit aus land- und forstwirtschaftlichen Abfallströmen hergestellt werden. Das derzeitige Verfahren von Avantium basiert auf Stärke aus europäischem Weizen“, heißt es in einer Pressemitteilung auf der Website des deutschen Projektpartners nova-Institut, das die LCA durchgeführt hat.In der Lebenszyklusanalyse wurden 16 verschiedene Wirkungskategorien analysiert, die die Umweltauswirkungen von PEF-Verpackungslösungen in allen relevanten Nutzungsphasen vom „von der Wiege bis zur Bahre“ abdecken. Die Ergebnisse deuteten an, dass PEF-Flaschen die Treibhausgasemissionen im Vergleich zu PET-Flaschen um 33 % senken würden. „PEF führt auch zu einem um 45 % geringeren Verbrauch an endlichen Ressourcen und verringert den Druck auf abiotische Ressourcen (Mineralien und Metalle) um 47 %, da die mechanischen Eigenschaften von PEF ein geringeres Verpackungsgewicht ermöglichen. In anderen Impact-Kategorien würden PET-Flaschen jedoch besser abschneiden als PEF-Flaschen. Das ergibt sich hauptsächlich aus der derzeitigen Rohstoffquelle.“
PEF kann zudem in Mehrschichtverpackungen eingesetzt werden, wenn eine Einschichtverpackung nicht ausreicht, um die erforderliche Haltbarkeit zu gewährleisten. In der Pressemitteilung heißt es: „In der LCA wurden auch 250-ml-Mehrschichtflaschen aus PET und PEF mit einem PEF-Anteil von 10 % untersucht und mit PET/PA-Referenzflaschen verglichen. Diese hatten einen üblichen Anteil von 7 % PA (Polyamid). Die Analyse ergab, dass der Ersatz der PA-Schicht durch PEF zu einer erheblichen Verringerung der Treibhausgasemissionen um etwa 37 % führt, was hauptsächlich auf die Recyclingfähigkeit des PET/PEF-Systems gegenüber der Nicht-Recyclingfähigkeit des PA-haltigen Systems zurückzuführen ist. Dieser Materialersatz würde auch zu einer erheblichen Verringerung des Bedarfs an endlichen Ressourcen beitragen (-37 % an fossilen Brennstoffen und -52 % an Mineralien und Metallen).“
Das Ziel von PEFerence (From bio-based feedstocks via di-acids to multiple advanced bio-based materials with a preference for polyethylene furanoate) ist die Errichtung der weltweit ersten großtechnischen, kosteneffizienten FDCA-Anlage. Der Projektträger Avantium beabsichtigt, diese Anlage im Jahr 2024 in Betrieb zu nehmen.
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