Kunststoff wird nicht durch ein einziges Material ersetzt. Diese Prämisse vereinfacht ein Problem, bei dem es sich eigentlich um eine Reihe völlig unterschiedlicher Probleme handelt: Lebensmittelverpackungen, die eine Feuchtigkeitsbarriere benötigen, Einwegbecher, die einige Stunden lang starr sein müssen, Schutzschaum, der sich während der Logistik nicht beschweren oder erweichen darf, flexible Folie, die vakuumversiegelt werden muss. Jede Anwendung hat spezifische Leistungsanforderungen und die aufkommenden Ersetzungen sind nicht universell – jede löst einen Teil des Problems. Zu verstehen, welches Material welche Anwendung zu welchen Kosten und mit welcher End-of-Life-Infrastruktur löst, ist die Aufgabe, die die meisten Verpackungs- und Konsumgüterunternehmen nicht sorgfältig genug durchgeführt haben.
Biokunststoffe: Das Problem ist nicht die Chemie
PHA und PLA sind die beiden am kommerziellsten entwickelten Biokunststoffe. Beide sind kompostierbar, beide haben reale Anwendungen und beide haben das gleiche grundlegende Problem: Das Ende ihrer Lebensdauer hängt von einer Infrastruktur ab, die nicht im erforderlichen Umfang vorhanden ist. PLA ist unter industriellen Bedingungen kompostierbar – bei einer Temperatur über 60 Grad Celsius und wochenlang kontrollierter Luftfeuchtigkeit. Auf Mülldeponien verhält es sich wie herkömmliches Plastik. Wird es in den Haushaltskompost gegeben, wird es in den meisten Klimazonen nicht innerhalb der erwarteten Zeit abgebaut. Das praktische Ergebnis ist ein Material, das das Label „kompostierbar“ trägt, dessen Nutzen für die Umwelt jedoch von einer industriellen Sammel- und Kompostierungskette abhängt, die in Brasilien in weniger als 5 % der Gemeinden existiert.
PHA hat in dieser Hinsicht Vorteile gegenüber PLA – es ist unter breiteren Umweltbedingungen, einschließlich Boden und Meerwasser, biologisch abbaubar – aber die Produktionskosten liegen zwischen zwei und vier Mal so hoch wie bei PLA, was wiederum bereits zwischen dem Zwei- und Dreifachen des Preises von herkömmlichem Polypropylen kostet. Die Kosten für PHA sind mit der Kapazitätssteigerung von Akteuren wie Danimer Scientific und CJ BIO gesunken, eine Parität mit petrochemischen Kunststoffen ist jedoch noch keine kurzfristige Aussicht. Das wirtschaftliche Argument für PHA basiert heute auf Produktprämien – Käufer zahlen mehr für die biologische Abbaubarkeit – und Vorschriften, die herkömmliches Plastik durch Umweltbelastungsgebühren oder Nutzungsbeschränkungen verteuern.
Micelium: vom Labor ins Verpackungsregal
Myzel – das Netzwerk aus Pilzfilamenten – ist hinsichtlich seiner Kommerzialisierungsgeschwindigkeit eines der überraschendsten Materialien. Ecovative, ein 2007 gegründetes nordamerikanisches Unternehmen, liefert bereits Myzelverpackungen an Dell, IKEA und Sealed Air. Der Prozess ist im Prinzip einfach: Agrarabfälle – Weizenstroh, Reishülsen, Zuckerrohrbagasse – werden mit Pilzsporen vermischt, in Formen gegeben und haben nach einigen Tagen Wachstum die gewünschte Struktur. Myzel bindet Pflanzenfragmente zu einem Verbundwerkstoff, der getrocknet werden kann, um das Wachstum zu stoppen, und der für Polsteranwendungen ähnliche mechanische Eigenschaften wie Polystyrolschaum aufweist.
Die Kosten sind immer noch höher als bei EPS, aber bei Anwendungen mit hohem Stückwert – Unterhaltungselektronik, Industrieausrüstung – ist der Unterschied in den Verpackungskosten angesichts des Werts des geschützten Produkts irrelevant. Und das Marketing-Argument für Premium-Marken ist echt: Die Verpackung ist sichtbar anders und kommuniziert Umweltengagement auf greifbare Weise, nicht mit einem Recycling-Symbol auf dem Boden der Schachtel. Das italienische Unternehmen Mogu erweitert das Konzept auf Akustikdämmplatten und Wandverkleidungen und zeigt, dass Myzel nicht nur eine Lösung für die Verpackung ist.
Die Einschränkung des Myzels liegt in der Feuchtigkeitsleistung – Materialien auf Pilzbasis absorbieren Wasser und verlieren in feuchten Umgebungen ohne zusätzliche Behandlung ihre mechanischen Eigenschaften. Für feuchte Lebensmittelverpackungen oder Witterungseinflüsse müsste das Material beschichtet oder behandelt werden, was das Argument der biologischen Abbaubarkeit erschwert.
Algen- und bakterielle Zellulosefilme
Aus Algen und Bakterienzellulose gewonnene Materialien befinden sich in einem frühen Stadium der Kommerzialisierung, haben jedoch klare Anwendungen in bestimmten Segmenten. Algenbasierte Folien verfügen über Barriereeigenschaften, die sie zu Kandidaten für den Ersatz von Kunststofffolien in Beuteln und einzelnen Lebensmittelverpackungen machen. Notpla, ein britisches Unternehmen, hat bereits essbare Soßenkapseln hergestellt – die Verpackung ist rückstandsfrei Teil des Produkts. Die Herausforderung für die Skalierung besteht in der Algenlieferkette mit gleichbleibender Qualität und Menge sowie in der Empfindlichkeit des Materials gegenüber Verarbeitungs- und Lagerbedingungen.
Bakterielle Zellulose – produziert von Bakterien wie Komagataeibacter xylinus in einem Fermentationsmedium – erzeugt ein Material mit hoher Reinheit, Transparenz und mechanischen Eigenschaften, die denen von Papier überlegen sind, mit dem Potenzial, transparente PET-Folien in Anwendungen zu ersetzen, die keine Gasbarriere erfordern. Die Produktionskosten sind immer noch hoch, da der Fermentationsprozess langsam ist und die Ausbeute pro Liter Kulturmedium gering ist. Aber Unternehmen wie Scoby und Nanollose arbeiten an Prozessoptimierungen, die diese Gleichung in den nächsten fünf Jahren ändern könnten.
Was Verpackungs- und Konsumgüterunternehmen jetzt tun sollten
Der regulatorische Druck auf Einwegplastik ist real und nimmt zu. Mit der CONAMA-Resolution 498/2020 und dem Gesetz 14.026/2020 wurden schrittweise Verpflichtungen zum Recycling und zur Reduzierung von Kunststoffen geschaffen. Die europäische SUP-Richtlinie hat bereits eine Reihe von Einwegartikeln aus Kunststoff verboten und dient als Referenz dafür, wohin Brasilien tendiert. Unternehmen, die auf die vollständige Umsetzung der Vorschriften warten, um mit der Erprobung von Ersatzstoffen zu beginnen, werden spät und ohne Lernerfahrung auf den Markt kommen.
Welche Übung für eine spezifische Anwendung sinnvoll ist, hat vier Variablen: Leistung des Ersatzes im Vergleich zum Originalkunststoff bei den technischen Anforderungen der Anwendung, aktuelle Kosten des Ersatzes und erwartete Kostenentwicklung in den nächsten drei bis fünf Jahren, verfügbare Infrastruktur am Ende der Lebensdauer des Ersatzes im Zielmarkt und Kundenwahrnehmung der Umwelteigenschaft. Nicht jede Auswechslung wird auf allen vier Ebenen abgeschlossen. In der Sekundärverpackung eines Premiumprodukts schließt sich das Myzel. Im preisgünstigen Foodservice-Gewürzbeutel, noch nicht verschlossen. Zu wissen, wo man schließen sollte und wo nicht, ist wertvoller als eine allgemeine Position des Engagements für Nachhaltigkeit.
Das Risiko, eine Entscheidung zu treffen, Material ohne diese Zuordnung zu ersetzen, besteht darin, ein Problem – Kunststoff – durch ein anderes zu ersetzen, wie die Verwirrung, die PLA auf dem Markt für kompostierbare Verpackungen verursacht hat, wo Verbraucher organische Abfälle wegwerfen, weil sie „kompostierbar“ auf der Verpackung sehen, und das Material trotzdem auf der Mülldeponie landet. Ein Nachhaltigkeitsanspruch, der nicht über den gesamten Lebenszyklus hinweg aufrechterhalten wird, stellt eine Reputationsschädigung und keinen Vermögenswert dar.
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