Bio-PE (Biomassebasierte Polyethylen)

Wichtigsten Fakten über Bio-PE

Biobasierter Anteil	87% biobasiert
Verarbeitung	Spritzguss Extrusion 3D-Druck
Recycling	thermisches Recycling
Abbaubarkeit	Nein
Zertifikate	Biobasiert Lebensmittelecht

Allgemein

Das Bio-PE ist eine sogenannte Drop-in-Lösung, da es chemisch strukturgleich mit dem erdölbasierten PE ist. Die Herstellung erfolgt mit gentechnikfreiem Zuckerrohr. Es gibt nur einen einzigen nennenswerteren Hersteller des Werkstoffs (Firma Braskem) mit einer Produktionskapazität von circa 200.000 Tonnen pro Jahr. Hergestellt werden aktuell ca. 30 Varianten aus den Typen HDPE, LLDPE und LDPE. Das kommerziellen PE kann somit eins zu eins durch Bio-PE ersetzt werden – sowohl in der Anwendung als auch in der Entsorgung.

Struktur

Polyethylen besteht aus unpolaren, gesättigten, hochmolekularen Kohlenwasserstoffen. Es ähnelt daher in seinem chemischen Verhalten dem Paraffin. Die einzelnen Makromoleküle sind chemisch nicht verbunden. Sie neigen wegen des symmetrischen Molekülaufbaues zur Kristallisation; insgesamt ist es teilkristallin. Durch höhere Kristallinität erhöhen sich Dichte sowie mechanische und chemische Stabilität.

Eigenschaften

Chemische Eigenschaften

Das Bio-PE ist beständig gegenüber fast allen polaren Lösungsmitteln, Säuren, Laugen, Wasser und Alkohol. Es hat eine gute Temperaturbeständigkeit und ist in einem weiten Temperaturbereich verarbeitbar.

Physikalische Eigenschaften

Polyethylen nimmt kaum Wasser auf. Die Gas- und Wasserdampfdurchlässigkeit ist niedriger als bei den meisten Kunststoffen. Sauerstoff, Kohlendioxid und Aromastoffe lässt es hingegen gut durch. Durch Sonneneinstrahlung kann PE verspröden, aufgrund dessen wird meist Ruß als UV-Stabilisator eingesetzt. Es verbrennt rückstandslos mit tropfender, heller Flamme, und das auch nach Entfernen der brandauslösenden Flamme. Das Brandabgas riecht ähnlich dem einer Wachskerzenflamme. Polyethylen ohne geeignete Vorbehandlung ist nicht oder nur schlecht zu bedrucken oder zu kleben.

Biologische Abbaubarkeit

Das BIO-PE ist nicht biologisch abbaubar.

Herkunft/Quellen

Zur Herstellung von biobasiertem PE können unterschiedliche Verfahren zum Einsatz kommen. Je nach Verfahren und Region wird die Rohstoffauswahl beeinflusst, generell spielt zudem der Rohstoffpreis (bezogen auf die Tonnage an verwertbaren Kohlenstoff) eine wichtige Rolle. Für ethanolbasierte Verfahren lassen sich unterschiedlichste Zuckerquellen wie Zuckerrohr, Gerste, Cassava, Weizen, Kartoffeln, Zuckerrübe und Sago einsetzen. Teurer, aber ebenfalls bereits möglich, ist der Einsatz von Non-Food Zuckerquellen wie Holz oder agrarischen Reststoffen (Stroh). Diese alternativen Quellen für Bioethanol (Advanced Bio-Ethanol, Ethanol der zweiten Generation) stehen heute schon zur Verfügung. Andere Verfahren können auch auf Pflanzenöle oder Lebensmittelreststoffe zugreifen. Sie sind jedoch noch nicht industriell etabliert. DOW arbeitet in Kooperation mit verschiedenen Herstellern an der Umsetzung der Produktion.

Verarbeitung

PE ist der am häufigste eingesetzte Packstoff bei Lebensmittelverpackungen – bedingt durch den günstigen Preis bei gleichzeitig umfassendem Leistungsprofil. Von Bedeutung ist, dass für eine Verklebung und Bedruckung besondere Vorbehandlungen erforderlich sind, während eine Verschweißung im Allgemeinen unproblematisch umzusetzen ist. Die für Folien wie Verpackungsfolien, Schrumpffolien und Beutel eingesetzten Materialien sind üblicherweise aus den Polymervarianten LDPE und LLDPE. Aus HDPE werden mit dem Blasformverfahren Hohlkörper wie Flaschen und Behälter hergestellt, auch die Formgebung von Schalen und Bechern durch Tiefziehen ist möglich. Die Verarbeitungstemperatur von Bio-PE ist von den verwendeten Typen abhängig, die von 150 bis 190°C reichen. Eine Vortrocknung für 3 bis 4 Stunden bei 90°C ist für eine gute Verarbeitung wichtig.

Nachhaltigkeit

Bio-PE ist dann ökologisch vorteilhafter, wenn es im Kreislauf geführt wird und der Kohlenstoff des Zuckerrohrs im PE gebunden bleibt. Damit gilt Bio-PE als ein Produkt mit einem negativen Carbon Footprint. Je nach Herstellungsverfahren und Rohstoffquelle ergeben sich auch Differenzen beim biobasierten Anteil des PE. Laut Braskem beträgt der biobasierte Anteil je nach Produkt zwischen 80 bis 100%. Die Rohstoffwahl bestimmt auch maßgeblich den Flächenbedarf. Zertifikate

Biobasierter Anteil

Der minimale biobasierte Anteil von BIO-PE beträgt 87%, bestimmt nach ASTM D6866.

Lebensmittelkontakt

In der Europäischen Union entspricht BIO-PE der Verordnung 10/2011 der EU-Kommission vom 14. Januar 2011 über Materialien und Gegenstände aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen.

Recycling

Produkte aus Bio-PE sind zu 100% recyclingfähig. Im Recycling entstehen Rezyklate, also wiederverwertbare Kunststoffe. Deren Einsatz in der Lebensmittelverpackung ist aktuell rechtlich nicht zulässig. Daher wird PE in der Kaskadennutzung downgecycelt.

Substituenten für

Das Bio-PE ist ein sehr guter Substituent für PE. Alle Eigenschaften und Verarbeitungsmöglichkeiten entsprechen dem erdölbasierten PE. Die Preise von Bio-PE werden sich aufgrund des Status einer Drop-in-Lösung am Preis von PE orientieren, einem vergleichsweise preiswerten Massenkunststoff.