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Biobasierte, heimkompostierbare Kunststoffe nachhaltig färben

Immer mehr Hersteller und Marken erklären biobasierte, heimkompostierbare Kunststoffe zum Benchmark, wenn es um Lösungsforschung und -entwicklung im Rahmen ihrer Nachhaltigkeitsstrategie geht.

Helmut Nägele und Jürgen Pfitzer, Geschäftsführende Gesellschafter bei TECNARO und Marco Meixner, Leiter Forschung und Entwicklung bei LIFOCOLOR FARBEN, blicken auf die Gründe und damit einhergehenden Ansprüche an Farben und Zusatzstoffe.

Unterschiedliche Ausgangsbasis fürs Einfärben: Helle oder transparente Biopolymertypen unter anderem aus dem TECNARO-Portfolio (ganz links) bieten ideale Möglichkeiten zur Einfärbung. |

Die internationalen Debatten rund um Umweltauswirkungen durch den Einsatz von Kunststoffen sind vielfältig und im vollen Gange. Entlang der gesamten Lieferkette gilt es, Recyclingquoten zu erhöhen, Mikroplastik zu verringern und verstärkt Einweg- zu Mehrwegprodukten zu transformieren. Neben Bestrebungen hin zu recycelfähigen und recycelten Polymeren als Werkstoffbasis spielt vor dem Hintergrund der immer noch steigenden CO2 Emissionen und dem damit einhergehenden Klimawandel sowie knapper werdenden Ressourcen die Vermeidung fossiler Rohstoffe eine zunehmend größere Rolle.

Biokunststoff-Granulate von TECNARO | Quelle: TECNARO |

Nachwachsende Basis als Voraussetzung für Bio-Kreislauf

„Für viele Unternehmen wird der Blick auf die Kreislaufwirtschaft innerhalb der Kunststofflieferkette immer differenzierter. Ein nachwachsender Rohstoff, der sich möglichst umweltschonend nach dem Prinzip ‘aus der Natur wieder in die Natur‘ abbaut, ist eigentlich DAS Ideal in den Nachhaltigkeitsberichten verschiedener Stakeholder“, erklärt Helmut Nägele, Geschäftsführender Gesellschafter der TECNARO GmbH. Der Experte für TEChnologien für die industrielle Nutzung von NAchwachsenden ROhstoffen (TECNARO) in der Kunststoffverarbeitung ist auf die Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von biobasierten Biokunststoffen und Biocomposites spezialisiert. 

Vorteil CO2-Ersparnis

Nicht allein wegen des angeführten geschlossenen Kreislaufgedankens erfahren biologisch abbaubare Komponenten eine gesteigerte Nachfrage. Für eine regenerative, nachwachsende Basis, wie unter anderem der von Lignin, Zellulose, Zucker, Pflanzenölen und Stärke mit vollständiger Abbaubarkeit, spricht ein weiterer Gesichtspunkt: die Reduktion des CO2-Fußabdrucks im Endprodukt. „Die Substitution der fossilen Polymerbasis ist ein wirksamer Schlüssel für die Hersteller, ihren Zielen zur Reduktion von CO2 einen großen Schritt näher zu kommen. Die Politik setzt hier durch die CO2-Bepreisung auf ihre Weise derzeit entsprechende Anreize. Bei unseren Werkstoffen beispielsweise wird am Ende des Produktlebenszyklus – anders als bei erdölbasierten Varianten – nur die Menge an CO2 durch Verbrennen oder Kompostierung freigesetzt, die zuvor der Atmosphäre durch Photosynthese entzogen wurde“, erklärt Nägele.

Anwendungsbeispiel TECNARO-Projekt: Ornamin-Geschirr | Quelle: TECNARO / Wolfgang Mock GmbH |

Politische Richtlinien auf dem Vormarsch

Ein weiterer politischer Aspekt kommt hinzu. Mit der eingeführten Einwegplastik-Richtlinie der EU (2019/904), den angestrebten Verordnungen der Europäischen Chemikalienagentur (ECHA) zur Vermeidung von freigesetztem Mikroplastik in die Umwelt oder weiteren europäischen Projekten wie dem „Green Deal“ zur umweltverträglichen Entwicklung von Gesellschaft und Wirtschaft für die kommenden Jahrzehnte geraten fossilbasierte Kunststoffartikel einmal mehr ins Fadenkreuz. Es gibt jedoch bereits Stellungnahmen und Prüfpapiere[1], die sich für Ausnahmen von Beschränkungen und Verboten bei bestimmten biobasierten Biokunststoffen stark machen. Bezug genommen wird dabei auf sehr strenge Kriterien der vollständigen Abbaubarkeit in der offenen Umwelt, das heißt mindestens unter Heimkompostbedingungen bei Umgebungstemperatur.

Hochwertige Biopolymere am Markt etabliert

Wie TECNARO mit seinen ARBOBLEND®-Typen haben auch andere Polymerhersteller Varianten am Markt etabliert, die neben der 100 % nachwachsenden Biobasis und Abbaubarkeit unter Heimkompostbedingungen trotz Beständigkeit gegen Mikroorganismen auch sehr gute technische Eigenschaften aufweisen. Zu nennen wären unter anderem eine variabel einstellbare Steifigkeit und Viskosität, hohe Schlagzähigkeiten, Wärmeformbeständigkeiten und Lebensmittelkonformität.
Unter den genannten Prämissen darf die Kunststofflieferkette die genannten Polymertypen in ihren Strategien nicht außer Acht lassen. Wie in der Recyclingsthematik generell müssen natürlich auch die fachgerechte Entsorgung, die Wiederaufbereitung und weitere Skalierung der abbaubaren Biokunststoffe vorangetrieben werden. Dann können und werden diese Biokunststoff-Konzepte für Produktanwendungen mit kurzen Lebenszyklen noch relevanter und in allen Belangen eine zukunftsfähige Alternative darstellen.

Anwendungsbeispiel TECNARO-Projekt: Kopfhörer Nighthawk mit ARBOFORM® | Quelle: TECNARO / Night Hawk aus ARBOFORM von Audioquest (mehrfach preisgekrönt) |

Alle Zuschlagstoffe müssen höchste Ansprüche erfüllen

Ein biobasierter, heimkompostierbarer Rohstoff ist bei Kunststoffartikeln eine wichtige Basis. Ein Gesamtprodukt kann allerdings nur den höchsten Ansprüchen an Abbaubarkeit und Kreislaufwirtschaft genügen, wenn alle Inhaltsstoffe denselben Maßstäben entsprechen. Dies ist mittlerweile mit deutlich gestiegenem Anteil ein Aufgabenfeld des Masterbatch-Herstellers LIFOCOLOR. Die Unternehmensgruppe konzipiert und fertigt maßgeschneiderte Master-, Additiv- und Kombibatches auch für Anwendungen aus Biokunststoffen. „Produkte auf Basis biobasierter und abbaubarer Polymerbasis zu entwickeln, ist für uns ein hoher ideeller und auch strategischer Anspruch. Wir möchten in jeder Hinsicht bedarfsgerechte und im höchsten Maße nachhaltige Farben zur Optimierung der Kreislaufwirtschaft liefern,“ erklärt Marco Meixner, Leiter Forschung und Entwicklung bei LIFOCOLOR FARBEN.

Anwendungsbeispiel TECNARO-Projekt: Mockmill | Quelle: TECNARO / Wolfgang Mock GmbH |

Besonders umweltverträgliche Selektion der Farbmittel

Für die Anforderung einer Abbaubarkeit unter Heimkompostbedingungen muss die Auswahl der Pigmente und Inhaltsstoffe über die Norm DIN 13432, die die Richtlinien für industrielle Kompostierung setzt, hinausgehen. Als Pilotprojekt für eine erste Standardfarbpalette wurde Mitte letzten Jahres die Trendfarbenserie Colour Road 2022 gelauncht. Die Farbmittel für das biobasierte, heimkompostierbare Trägerpolymer aus dem TECNARO-Sortiment wurden nach adäquaten Kriterien ihrer chemischen Zusammensetzung gewählt. Das heißt: Alle Farbmittel zersetzen sich unter Heimkompostierbedingungen beim Abbauprozess in Wasser, Kohlendioxid und bioverträgliche organische Moleküle oder Mineralien. Dadurch gelangen wie beim Abbau des passenden Werkstoffes selbst keine toxischen oder kontaminierenden Bestandteile in die Natur. Unter diesen Voraussetzungen können Zertifizierungen des gesamten Endartikels hinsichtlich einer Heimkompostierbarkeit (wie beispielsweise über OK Home Compost, DIN CERTO) erfolgreich erreicht werden.

Das Projekt und die Maßstäbe der sogenannten Bio-C-Masterbatches (C für „Compostable“) zeigen: Bioabbaubare Polymere können sogar passend zu den neuesten Trends eingefärbt werden. Bio muss nicht langweilig aussehen, im Gegenteil: Nachhaltigkeit und Trendfarben, das geht optimal zusammen. Eine Polymereinfärbung mit Anspruch auf eine Abbaubarkeit in Umgebungstemperaturen muss nicht mehr auf dunklere, trübe Spektren beschränkt bleiben.

Trendwende zu mehr Brillanz und Farbvielfalt

Die Trendwende hinsichtlich der Farb-Vielfalt und Brillanz lässt sich einerseits auf optimalere Rohstoffe auf dem Markt zurückführen. Helle oder transparente Biopolymertypen unter anderem aus dem TECNARO-Portfolio bieten ideale Möglichkeiten zur Einfärbung. Je dunkler der Rohstoff, desto herausfordernder ist es, bestimmte Farbspektren in ihrer Intensität zu erreichen und mit höheren Konzentrationen steigen auch die Einfärbekosten. Einen weiteren Fortschritt stellen die sukzessiven Portfoliooptimierungen der Farbmittelhersteller dar. Detailliertere Informationen zu Grenzwerten und Selektionen anhand von Kompostiernormen bringen die Entwicklungs- und Lösungsmöglichkeiten auf Masterbatch-Seite positiv voran. Zertifizierungen von Rohmaterialien und Farbmitteln nach beispielsweise "ok Compost" unterstützen Lieferanten wie LIFOCOLOR dabei, perspektivisch noch klarere Maßstäbe an biologisch abbaubare Masterbatch-Kompositionen anlegen zu können.

Weitere Farbmittel auf nachwachsender Basis gefragt

„Natürlich gibt es noch Herausforderungen: Wir müssen unsere Masterbatch-Produkte immer so an die Notwendigkeit und Wünsche einer vollständigen Biobasis und Abbaubarkeit anpassen, dass sie die Grundeigenschaften des Biokunststoffes nicht beeinträchtigen oder sogar deren Funktionalität oder Stabilität noch verbessern“, erklärt Marco Meixner. „Im Additiv-Bereich gibt es bereits ebenso vergleichbare Lösungen, wenn auch die synthetischen Komponenten noch immer deutlich vielfältiger in jeder Hinsicht sind. Hier sind wir auch weiter auf die Innovationskraft unserer Lieferanten, also Hersteller im Polymer-, Farbmittel- und Zusatzstoff-Bereich angewiesen, um auch unsere kontinuierliche Forschung zu voranzutreiben.“ Der Wunsch für die Zukunft, der von mehr und mehr Markenunternehmen herangetragen wird, ist, dass auch Farbmittel mehr auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden. „Das wäre der nächste Schritt rund um die Farbkonzeption für eine geschlossene Kreislaufwirtschaft im Bio-Bereich“, so Marco Meixner, „wir verfolgen die Innovationen in diesem Bereich in den nächsten Jahren mit Hochdruck “.

[1] Europäische Kommission, Research and Innovation (Dezember 2020). Biodegradability of plastics in the open environment. Abgerufen 5. Juli 2021, von https://ec.europa.eu/info/publications/biodegradability-plastics-open-environment_en.

Um die Möglichkeiten für die Einfärbung von Bio-Kunststoffen aufzuzeigen, hat Lifocolor vergangenes Jahr erstmals seine Trendfarbenserie speziell zur Einfärbung von heimkompostierbaren Biokunststoffen konzipiert.

Eine Auswahl finden Sie in unserer Bildergalerie: