Polylactid (PLA) wird hergestellt, indem aus stärke- oder zuckerhaltigen Ausgangsmaterialien gewonnene Milchsäure polymerisiert wird. Das Verfahren ist inzwischen deutlich kostengünstiger und benötigt weniger Energie als noch vor Jahren. Als Neutralisationsmittel wird Kalkmilch verwendet, wodurch große Mengen an Gips anfallen, die in der Landwirtschaft eingesetzt werden. Die bei der Herstellung von PLA eingesetzten Monomere können sowohl in D- als auch in L-Form vorliegen, woraus ganz unterschiedliche Verarbeitungsbedingungen und Anwendungsgebiete resultieren.
Der größte Hersteller, die Firma NatureWorks, produziert in Blair (USA) PLA aus gentechnisch verändertem Mais. Weltweit wurden von verschiedenen Herstellern in den letzten Jahren weitere Produktionsstätten aufgebaut. Eine europäische Nicht-GVO-Alternative bietet die Firma Total Corbion PLA mit Zentrale in Gorinchem, Niederlande. Sie produziert Milchsäure, Lactide und PLA in Rayong (Thailand). Als Rohware wird hauptsächlich Zuckerrohr aus Thailand eingesetzt. Der Einsatz weiterer Rohstoffe ist geplant.
Preise und Bezeichnung von PLA
In den nächsten zwei bis fünf Jahren sind bei PLA nur dann größere Preisreduktionen vorstellbar, wenn neue und deutlich günstigere Rohstoffe erschlossen oder günstigere Herstellungsverfahren entwickelt werden. Eine weitere Vergrößerung der Produktionskapazität ist möglich, jedoch sind deutliche Kostensenkungen nur durch günstigere Rohstoffe zu erwarten.
Hinweis: Wenn in diesem Tool die Bezeichnung PLA verwendet wird, sind auch PLA-Blends (alle Mischungen, die PLA enthalten) angesprochen.
Symbol-Legende
positive Bewertung
Bewertung im Einzelfall
überwiegend kritische Bewertung
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Total Corbion PLA
Corbion ist ein weltweit tätiges Unternehmen mit Produktionsstandorten in den USA sowie in Brasilien, Europa und Thailand. Es produziert Lactid und Milchsäure, die von Partnerunternehmen polymerisiert werden. Für die Produktion der Monomere werden ausschließlich GVO-freie Rohstoffe eingesetzt.
PLA mit höherer Hitzestabilität (bis 180°C/HDT/A) bietet Corbion zusammen mit der Sulzer Chemtech AG an. Es existieren verschiedene Testanlagen sowie kleinere Produktionsanlagen. Das PLA wird aus thailändischem Zuckerrohr hergestellt und in Rajong (Thailand) produziert. Nach Angaben von Total Corbion soll noch ein weiteres Werk in Frankreich mit einer jährlichen Kapazität von etwa 100.000 T für die PLA-Produktion gebaut werden. Im Jahr werden circa 300.000 Tonnen Milchsäure an verschiedenen Standorten weltweit produziert.
Die von Partnerunternehmen produzierten PLA-Mengen sind deutlich geringer.
Jilin Cofco Biomaterial Corporation
Das chinesische Unternehmen produziert mit der „PLAneo“-Technologie. Dies geschieht mithilfe einer Kooperation mit der Thyssenkrupp.
Thyssenkrupp hat mittlerweile eine weitere PLA-Anlage in China im Bau.
NatureWorks gehört zu den Mutterunternehmen Cargill (USA) und PTT Global Chemical (Thailand). Sie produzieren ihr „Ingeo“ aus Mais aus den USA (Blair, Nebraska). Die Kapazitätsmenge liegt bei 150.000 Tonnen pro Jahr.
Ihr PLA wird u.a. für Verpackungen für frische Lebensmittel eingesetzt, mit einer Haltbarkeit von bis zu vier Wochen, z.B. für frische Milchprodukte und/ oder Käse. Aus PLA werden Joghurtbecher, Besteck, Trinkbecher, Schalen für fertige Salate bzw. Tomaten und Verpackungen für Gemüse und Obst hergestellt. Die Verpackungen sind hochglänzend und transparent. Die Firma NatureWorks bietet ca. 20 verschiedene PLA-Sorten für unterschiedliche Anwendungen an, wobei auch Kombinationen mit der NatureFlex™-Folie von Innovia möglich sind.
Uhde Inventa-Fischer ist ein internationaler Anlagenbauer und Lizenzgeber und betreibt eine PLA-Pilotanlage in Guben (Brandenburg, Deutschland) mit einer Jahreskapazität von 500 Tonnen. Die Anlage dient der Prozess- und Produktoptimierung sowie der Herstellung von Materialproben für potenzielle Kunden. In der Anlage wird der Rohstoff Milchsäure verarbeitet, der in einer Pilotanlage des Mutterkonzerns ThyssenKrupp Industrial Solutions AG auf Basis von nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wird. Uhde Inventa-Fischer verfügt über patentierte Prozesse von der kompletten Produktionskette, sprich: von der Produktion von LA über Lactide bis zu dem Biokunststoff PLA. Im Jahr 2018 wurde in China bei Cofco eine Anlage mit einer Produktionskapazität von 10.000 to gestartet.
BASF ist ein deutscher Chemiekonzern, der eine Sparte für biologisch abbaubare Kunststoffe hat. Hergestellt wird das Material ecovio®, das aus dem von BASF gefertigten ecoflex® und PLA besteht. Der ecoflex® F-Typ basiert auf einem fossilen Polyester (PBAT), während der FS-Typ u.a. auf Basis von pflanzlichem Öl hergestellt wird, das nicht in Konkurrenz zur Nahrungsmittelerzeugung steht. Die Verarbeitungskapazität für ecovio® und ecoflex®liegt bei 75.000 Tonnen.
BioPak Pty Ltd
BioPak ist ein australischer Hersteller von Bechern, Schalen, Containern, Besteck, Tellern und Plastiktüten aus PLA von NatureWorks.
BIOTEC GmbH & Co. KG (benannt als BIOTEC)
BIOTEC ist ein deutscher Hersteller, der sich auf kompostierbare Kunststoffe aus Stärkeblends spezialisiert hat. Rohstoffbasis sind Kartoffelstärke und z.T. weitere biologisch abbaubare Kunststoffe. Zusätzlich werden auch vollständig biologisch abbaubare, thermoplastische Kunststoffblends, basierend auf PLA, PHA (Polyhydroxyalkanoate) und PBAT (Polybutylenadipat-terephthalat) gefertigt. Das PLA stammt je nach Kundenwunsch aus unterschiedlichen, auch GVO-freien Quellen. Aus PHA werden Spritzgussartikel, z.B. Kaffeekapseln, hergestellt. Weitere Produkte sind Fettcremetöpfe und Tuben für Creme. Bei wasserbasiertem Inhalt wird mit Wasserdampfbarrieren gearbeitet.
Coveris ist mit Niederlassungen in 21 Ländern und einem Umsatz von 2,5 Mrd. US-Dollar der sechstgrößte Hersteller von Verpackungslösungen weltweit. Produziert werden u.a. coextrudierte PLA-Blends für Papierrollen, Servietten und Schutzumschläge (Magazine, Zeitschriften). Verarbeitungsorte sind Warburg und Halle/Westfalen in Deutschland.
Der in Willich produzierende Biokunststoff-Spezialist bietet ein breites Portfolio von kompostierbaren/biologisch abbaubaren und biobasierten Kunststoffen an. Neben den Bio-Kunststoffreihen Biograde® (Cellulose), Fibrolon® (Kunststoff-Holzmischung), Terralene® (PE) wird auch Bio-Flex®, PLA-Blends, produziert. Neben den selbst produzierten Packstoffen vertreibt die FKuR biobasierte Rohstoffe diverser Hersteller (Bio-PE von Braskem, Bio-PET von Tojota Tsusho, Bio-PA von Evonik).
Maag ist Weiterverarbeiter (kein Hersteller) unterschiedlicher PLA-Folien.
OFOTEC ist ein deutscher Hersteller von Folien auf Basis von PP (Polypropylen). Im Sortiment ist auch eine PLA-Monofolie unter dem Namen OFO-Naturale. Geplant ist unter dem Namen OFO-Natylene zudem auch ein biobasiertes PE (Polyethylen).
Taghleef ist ein weltweit tätiges Unternehmen mit mehreren Standorten. Einer der größten Produzenten für bi-axial orientierte PP-Folien (BoPP) und BoPLA-Folien. Unter der Marke „Nativia“ wird eine Produktreihe von kompostierbaren und biobasierten BoPLA Folien für die Abpackung von Lebensmitteln angeboten. Taghleef hat eine Produktionskapazität von 500.000 Tonnen für BoPP, CPP und BoPLA. Auf der Webseite von Taghleef werden viele Datenblätter und Spezifikationen angeboten. Hierzu ist eine Registrierung erforderlich.
Eine wichtige Datenquelle für die Materialeigenschaften von Biopolymeren und den daraus hergestellten Verpackungsmaterialien liefert die Biopolymerdatenbank des IfBB Hannover (Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe der Hochschule Hannover) mit der Firma M-Base GmbH.
Folien/ Beutel: Frische Produkte wie Gemüse, Salate, Brot, Trockenprodukte mit kurzem Mindesthaltbarkeitsdatum (MHD), Cateringprodukte
Becher/ Tiefzieh: Fleisch, Milchprodukte, Desserts, gekühlte Fertiggerichte
Flaschen: Frische Produkte mit kurzem MHD
Sonstige Anwendungen: Sichtfenster für Brottüten, Beschichtung von Papiertüten als Fettbarriere
- Biologische Abbaubarkeit bei industrieller Kompostierung, nicht für Heimkompostierung geeignet.
- Mittlere Wasserdampfdurchlässigkeit (20-80g/m2d, gemäß DIN 53122) bei geringen sonstigen Barriereeigenschaften.
- Sehr gute Transparenz und hohe Steifigkeit der Produkte. PLA ist eher spröde und es werden häufiger Additive als Weichmacher eingesetzt.
- Vorteilhaft ist die gute Aromabarriere, die z. B. bei Teebeuteln auch als Schutz gegen Migrationen von Druckfarben eingesetzt wird.
- Die Stabilität gegenüber Säuren, Laugen sowie verschiedenen Lösungsmitteln ist gering.
- Vorteile bietet die gute Bedruckbarkeit.
- Zur Verbesserung der Materialeigenschaften kann eine Copolymerisation mit zyklischen Monomeren erfolgen. Eine Anwendung ist das Blending mit anderen Polyestern. Auch ein Zusatz von Calciumcarbonat kann neue Materialeigenschaften ergeben (Omya Smart fill)
- PLA kann teilweise oder ganz, in Abhängigkeit der Anwendung, LDPE, HDPE, PP, PA, PS oder PET ersetzen. PVC-Schrumpffolien und PVC-Karten können ebenfalls durch PLA ersetzt werden.
In der Biopolymerdatenbank sind die Materialeigenschaften von PLA nach Verwendung aufgeführt.
In den USA wird als Rohware Mais (Glucose aus Maisstärke) genutzt, in Südostasien ist es Zuckerrohr. In Planung sind weitere Rohstoffe, wie z.B. die Süßkartoffel. In Deutschland gibt es eine kleine Pilotanlage beim Fraunhofer Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), in der mit unterschiedlichen Rohstoffen experimentiert wird.
Als Zuckerquelle/Stärkequelle stehen zudem z. B. Gerste, Cassava, Weizen, Kartoffeln, Zuckerrübe und Sago zur Verfügung. Es wird auch mit landwirtschaftlichen Nebenprodukten oder Reststoffen experimentiert: mit Cellulose z.B. durch Cellulac und mit Bagasse aus Zuckerrohr, z.B. durch das Leibniz-Institut für Agrartechnik Potsdam-Bornim (ATB). Hier sind noch umfangreiche Forschungen erforderlich, da die Effektivität der Anlage sehr stark vom Rohstoff abhängt.
Nachhaltigkeitskriterien
1. Ökologie
Bei dem Kriterium Ökologie sind sieben Unterkriterien (Kenngrößen) in die Bewertung eingegangen, die für Biolebensmittelhersteller als wesentlich angesehen werden: Landnutzung/Nahrungsmittelkonkurrenz, Umweltverträglichkeit, Zertifizierungen (Anbau und Verarbeitung), Gentechnik, End of Life (Recycling, Kompostierung), Ökobilanzen und biobasierter Anteil.
Zur Produktion von PLA werden derzeit hauptsächlich Mais der Firma NatureWorks und Zuckerrohr der Firma Total Corbion PLA eingesetzt.
Es bestehen erhebliche Unterschiede bei der Flächeneffizienz.
Die Produktion von einer Tonne PLA aus Zuckerrohr hat mit einem Flächenbedarf von 0,16 Hektar eine deutlich bessere Flächeneffizienz als die Produktion von einer Tonne PLA aus Mais (0,37 Hektar).
Zur besseren Vergleichbarkeit wird hier im Tool jeweils von einem biobasierten Anteil von 100 % ausgegangen. PLA sowie biomassebasiertes (teilweise) PET können aus Zuckerrohr hergestellt werden und haben z.T. ähnliche Anwendungen. Bei allen Rohstoffen gilt, dass die Erträge regional stark schwanken können.
Prozessrouten für die Herstellung von PLA aus Mais bzw. Zuckerrohr
Rohstoff Mais (reines PLA)
Input: 0,37 Hektar (entspricht 2,39 Tonnen Mais) → Output: 1 Tonne PLA
Rohstoff Zuckerrohr
Input: 0,16 Hektar (entspricht 11,31 Tonnen Zuckerrohr) → Output: 1 Tonne PLA
Bitte beachten: Bei Blends ist der Flächenbedarf aller eingesetzten Rohstoffe zu berücksichtigen. Außerdem können die Flächenerträge regional stark schwanken.
In diesem Zusammenhang muss neben der Flächeneffizienz auch die Art der Landnutzung (intensiv/extensiv etc.) berücksichtigt werden (vgl. Abschnitt „1.2 Umweltverträglichkeit“).
Als Rohware zur Produktion von PLA werden Mais bzw. Zuckerrohr angepflanzt.
Mais hat einen hohen Nährstoffbedarf (insbesondere von Stickstoff) und aufgrund der langsamen Jugendentwicklung eine geringe Unkrautkonkurrenzkraft. Der hohe Nährstoffbedarf kann zu bestimmten Zeiten des Jahres zu erhöhten Auswaschungen von Nitrat führen, z.B. nach der Ernte, wenn keine Untersaat gepflanzt wurde, die den Reststickstoff verwerten kann. Damit verursacht es möglicherweise Belastungen des Grundwassers mit Düngemitteln. Weiterhin bestehen die Risiken der Bodenverdichtung und der Erosion (je nach Standort und Anbauhäufigkeit). Erosion wird gefördert durch den Anbau in Reihen und ohne Untersaat.
Wasserverbrauch
Die Bewässerung findet je nach Standort statt. Im Bundesstaat Iowa wird kaum bewässert, während im östlichen Nebraska z.T. bewässert wird. Im Jahr 2001 wurde eine Umfrage durchgeführt. Danach bewässerten 9,4 Prozent der Landwirte, die an NatureWorks lieferten, ihr Land (20 Liter pro Kilogramm Ingeo bzw. 13,6 Liter pro Kilogramm Mais (15 Prozent Feuchtigkeitsgehalt). Der Wasserverbrauch an sich stellt noch kein Umweltproblem dar. Problematisch wäre z.B. eine Absenkung des Grundwasserspiegels.
Zuckerrohr enthält zwischen 7 bis 20 Prozent Saccharose und benötigt viel Wärme (Optimum: 25-28°C), Wasser (Optimum: 1200 bis 1500 Millimeter Niederschlag) und Nährstoffe und wird häufig als Monokultur bei mehrjähriger Nutzung (2 bis 10 Jahre) angebaut. Je nach Standort, Sorte und Anbaubedingungen benötigen die Pflanzen 80 bis 200 Kilogramm Stickstoff pro Hektar und bis zu 350 Kilogramm Kalium pro Hektar. Die Phosphatdüngung ist von geringerer Bedeutung aufgrund von Pilzfloren, die die Phosphataufnahme steigern. Generell wird in Thailand drei Mal in Folge Zuckerrohr gepflanzt. Zuckerrohr wird in Handarbeit oder maschinell geerntet. Teil des händischen Ernteverfahrens ist das Abbrennen. Der Anteil der Handarbeit wird jedoch künftig geringer werden (vgl. Abschnitt „Biodiversität/Luftverschmutzung“).
Zuckerrohranbau in Thailand
Bewässerung
2006 produzierten ca. 87 Prozent der Zuckerrohrbauern in Regenfeldbaugebieten, während 13 Prozent ihre Felder bewässerten. Die größte Bedeutung hat die Bewässerung in Zentralthailand, wo 27 Prozent der Zuckerrohrbauern ihre Felder bewässerten. In allen anderen Regionen liegt der Anteil der Zuckerrohrbauern, die ihre Felder bewässern, unter 3 Prozent.
Energie
Die bei der Zuckersaftproduktion anfallende Bagasse wird getrocknet und als Treibstoff verwertet (Koppelnutzung).
Biodiversität/Luftverschmutzung
Das Abbrennen von Zuckerrohrfeldern dient der Reduzierung der Anzahl gefährlicher Tiere im Zuckerrohr für die Erntearbeiter und zur Vereinfachung der Ernte/des Transports. Für die Gewinnung von Zucker/Zuckerrohr werden nur die Stängel benötigt. Das führt zu Biodiversitätsverlusten und Luftverschmutzung (Smog, Staub). Eine maschinelle Ernte ist umweltschonender, geht jedoch auf Kosten von Arbeitsplätzen. Auf der anderen Seite entstehen jedoch auch Arbeitsplätze mit höherer Qualifikation und höherem Lohn. In Thailand werden aktuell noch viele Zuckerrohrfelder abgebrannt. Durch staatliche Programme werden Kredite und Zuschüsse zur Verfügung gestellt, um Erntemaschinen anzuschaffen und so den Anteil zu verringern.
Total Corbion PLA
Die Firma Corbion Purac verwendet für die Produktion von Milchsäure und Lactiden Zuckerrohr aus Thailand. Bezüglich des Zuckerrohranbaus für Corbion Purac liegen kaum Informationen vor. Die Firma kauft Zucker von über zehn Mühlen. Der Hauptteil des Zuckerbedarfs wird in der Region gedeckt, damit die Transportwege so kurz wie möglich sind.
Bei Unternehmen mit Anbauzertifizierungen ist darauf zu achten, dass zertifizierte Ware nur auf Kundenwunsch geliefert wird.
NatureWorks
NatureWorks ist für den derzeitigen Standort in Blair zertifiziert nach ISCC PLUS (International Sustainability and Carbon Certification). Die bestellte Menge an GVO-freier Ware wie Mais wird produziert, aber mit GVO-Mais zusammen zu der für PLA benötigten Milchsäure verarbeitet. Von unabhängiger Stelle (Eurofins GeneScan) wird jedoch durch Analysen garantiert, dass im PLA keine GVO mehr nachweisbar sind.
Total Corbion PLA
Der Großteil des Zuckers wird aus Thailand bezogen. Corbion ist Mitglied bei Bonsucro und SEDEX und wird von Bonsucro zertifziert. Für interessierte Kunden liefert Total Corbion Bonsucro-zertifiziertes PLA.
Wird für die Herstellung von PLA Mais aus den USA eingesetzt, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass es sich um GVO-Mais handelt. Eine Bewertung muss daher spezifisch nach Region und Hersteller vorgenommen werden. Zunehmend gibt es GVO-freie Alternativen.
Total Corbion PLA
Der Hersteller bietet eine Nicht-GVO-Alternative an PLA mit spezifischen Verarbeitungseigenschaften, bei dem die Milchsäure aus dem Rohstoff Zuckerrohr hergestellt wird. Die Preise betragen ca. 2 Euro pro Kilogramm für PLA, das dem von NatureWorks ähnlich ist, und ca. 2,50 Euro pro Kilogramm für hitzestabiles PLA. Der Rohstoff wird in Thailand angebaut und dort in Rayong verarbeitet. Die Produktionskapazität von PLA liegt bei ca. 75.000 Tonnen pro Jahr.
Ein werkstoffliches Recycling von PLA oder dessen Blends findet bis jetzt aufgrund der geringen verfügbaren Menge noch nicht im industriellen Maßstab statt. Eine Kompostierung ist zurzeit in Deutschland nach dem Verpackungsgesetz und dem Bioabfallrecht verboten. Im Land und Gartenbau können biobasierte und biologisch abbaubare Mulch- u. Abdeckfolien arbeitswirtschaftliche Vorteile gegenüber nicht abbaubaren Folien bieten.
Hintergrund für die Vergabe der „Bewertung im Einzelfall“ (gelb) stellen daher die rechtliche Situation bzgl. der Kompostierung in Deutschland und das fehlende Recyclingsystem dar und nicht die von den Herstellern angebotenen End of Life-Optionen.
Recycling
Grundsätzlich können PLA-Blends chemisch oder mechanisch recycelt werden, vorausgesetzt, es sind ausreichende Mengen vorhanden. Zurzeit werden PLA-Blends aussortiert, gelangen in die Mischkunststofffraktion und werden zur Energiegewinnung verbrannt. Eine Aussortierung mit Infrarot ist je nach Stand der Technik der Anlage bei PLA-Blends technisch möglich, erfordert aber Zusatzinvestitionen.
Grundsätzlich können Biopolymerfolienwerkstoffe, wie z.B. Materialien aus PLA-Copolyester-Blends, die bestehenden Recyclingwege von typischen Folienwerkstoffen wie PE kontaminieren. Biokunststoffe in formstabilen Flaschen-, Tiefziehschalen- oder Becheranwendungen wie PLA-Blends würden hingegen vor allem die PET- und PS-Ströme stören. In Deutschland sind zurzeit keine Getränkeflaschen aus PLA-Blends in Anwendung. Daher besteht praktisch keine Kontaminationsgefahr.
Kontrovers diskutiert wird die Frage, bis zu wieviel Prozent eine Beimengung von biobasierten Kunststoffen zu konventionellen Kunststoffen unproblematisch ist. Es wird davon ausgegangen, dass durch PLA-Blends verursachte Kontaminationen von PET schon bei wesentlich geringeren Mengen problematisch sind, als Kontaminationen von PE. PLA-Blends mit einer Dichte größer als 1 g/cm³ werden als Stör- bzw. Reststoff aussortiert, gelangen somit nicht in den weiteren Recyclingprozess und sind daher auch nicht relevant in Bezug auf Störungen des Recyclings. Wenn PLA-Blends mit einer Dichte kleiner als 1g/cm³ hergestellt und in den Recyclingprozess gelangen würden, dann würden sie diesen auch stören.
NatureWorks gibt an, dass Ingeo recycelt, kompostiert und vergoren werden kann. Eine Kompostierung ist dann möglich, wenn folgenden Bedingungen gegeben sind: Temperaturen über 60°C, 95% Luftfeuchtigkeit und die Anwesenheit von Mikroorganismen. Das Material sollte geschreddert und gemischt mit anderem Material vorliegen. Eine Vergärung ist in thermophilen trockenen Systemen mit hohen Temperaturen (Produktion von Methan) sinnvoll.
Die Kompostierung sollte auf nur wenige Spezialfälle begrenzt bleiben. In der Regel ist die energetische Verwertung sinnvoller, da dann die im Kunststoff enthaltende Energie noch verwertet werden kann. NatureWorks gibt an, dass Endprodukte, die zu 100 Prozent aus Ingeo gefertigt wurden, nach folgenden Standards in kommunalen und industriellen Anlagen kompostierbar sind: DIN V 54900-1 (Deutschland), DIN EN 13432 (EU), ASTM 6400-04 (USA), GreenPla (Japan).
BASF
Die von der Firma bevorzugte Option ist die Kompostierung, die nach EU-Richtlinien als “Organisches Recycling” gewertet wird. Ecoflex® und ecovio® sind zertifiziert nach DIN EN 13432, ASTM D6400, ISO 20200 und Vinçotte („OK Compost“ und „OK Compost Home“).
Im Hinblick auf das derzeit begrenzte Volumen kompostierbarer Kunststoffe ist die beste alternative Verwertungsmethode laut BASF die Verbrennung, wenn eine Kompostierung nicht möglich ist. Ein mechanisches Recycling der während der Produktion entstehenden Produktionsabfälle ist möglich und entspricht dem aktuellen Stand der Technik.
Coveris
Coveris gibt an, dass die eingesetzten Rohstoffe nach DIN EN 13432 zertifiziert sind. Das coextrudierte PLA-Blend ist ebenfalls kompostierbar, d.h. es kann nach DIN EN 13432 zertifiziert werden.
FKUR
Das Inhouse-Recycling von während der Produktion entstehenden Produktionsabfällen oder von Ausschussware ist bei sortenreiner Trennung möglich. Je nach Anwendung kann der Neuware bis zu 20 Prozent Rezyklat beigemischt werden. Viele Bio-Flex®-Typen sind gemäß DIN EN 13432 und ASTM D6400 zertifiziert und gelten somit als kompostierbarer Werkstoff für die industrielle Kompostierung.
Taghleef
Die Firma recycelt chemisch ihre eigenen PLA-Produktionsabfälle. Eine Zugabe des Rezyklats im Prozess ist bis zu einem Anteil von 50 Prozent möglich, wenn das PLA bei niedrigen Temperaturen getrocknet wird und auf maximal 50°C abgekühlt ist.
Becher/ Klappschalen
Für die formstabilen Verpackungen aus PLA lässt sich nach ifeu-Einschätzung im Status Quo kein gesamtökologischer Vorteil, aber auch kein Nachteil herleiten. Alle Ökobilanzen beziehen sich auf die Herstellung von Ingeo durch NatureWorks im mittleren Westen der USA. Die relativ hohen Umweltlasten durch Schwefeldioxid-, Stickoxid- und Feinstaubemissionen werden durch den dortigen hohen Anteil an Kohlestrom geprägt.
Entscheidender Lebenswegabschnitt in der Wirkungskategorie Versauerungspotenzial ist bei der PLA-Herstellung die Milchsäureherstellung. Überdurchschnittlich hohe Beiträge entstammen zu großen Teilen der Schwefelsäurevorkette. Dieser Prozess wird künftig deutlich geringere Umweltwirkungen aufweisen. Der Energie- und Prozessmittelbedarf soll deutlich verringert, die Prozessausbeute verbessert werden.
NatureWorks
NatureWorks erstellt seine Ökobilanzen zu PLA auf Basis von Primärdaten zum Ressourcen- und Energieverbrauch sowie zu Emissionen, die die Firma alle drei bis vier Jahre in Form eines „Eco-Profile“ erhebt. Im Gegensatz zu anderen Unternehmen stellt NatureWorks diese Daten auch online zum Download zur Verfügung. NatureWorks hat sich seit Beginn der Produktion bzgl. seiner Ökobilanz kontinuierlich verbessert: Heute werden 60 Prozent weniger Treibhausgase produziert und 50 Prozent weniger nicht erneuerbare Energien verbraucht als bei ölbasiertem PET oder PS, das ersetzt wird.
BASF
Für die PLA-Blends der BASF existieren Life Cycle Assessments (LCA) für Tragetaschen und Mulchfolien.
Total Corbion PLA
Erstmals wurde 2010 eine cradle-to-gate LCA veröffentlicht. Sie umfasst den Anbau, das Mahlen des Zuckerrohrs, die Produktion von Hilfschemikalien, den Transport und die Produktion der Lactide und PLAs. Hier finden Sie die akutelle LCA mit Berücksichtigung der Prozesskette.
Taghleef
Taghleef hat ein LCA mit fünf Kategorien für Produkte erstellt, die am italienischen Standort produziert werden. Einbezogen wurden: Rohwarenproduktion, -verarbeitung, -verteilung, Gebrauch und Entsorgung, inklusive aller Transportschritte. 2010 wurde eine „Quantification and Statement of Greenhouse Gas Emissions“ für den italienischen Standort gemäß ISO 14064-1:2006 erstellt.
Das Material PLA hat sehr hohe biobasierte Anteile.
Es wird jedoch auch häufiger in Blends eingesetzt; dann gilt es den biobasierten Anteil der Blends zu berücksichtigen.
Spezifische Werte sind von folgenden Firmen vorhanden:
NatureWorks (Ingeo): 99,7% biobasierter Anteil
Taghleef (Nativia): >80% biobasierter Anteil
FKUR (Bio-FLEX®, Compounds auf Basis von PLA): 10 bis 90 % biobasierter Anteil; Ziel derzeitiger Entwicklungen ist die Erhöhung des biobasierten Anteils aller Produkte auf mindestens 50 %
BASF (ecovio®, ecoflex®/PLA blend): ca. 10 bis über 95 % biobasierter Anteil
2. Sozialverträglichkeit
Beim Kriterium Sozialverträglichkeit bezieht sich die Bewertung auf das Vorhandensein von Sozialstandards beim Anbau und bei der Verarbeitung. Dies können international gültige Vorgaben, nationale gesetzliche Standards bzw. privatwirtschaftliche Standards sein. Als Basis für die Bewertung werden die Sozialstandards des Landes herangezogen, aus dem die Rohware stammt bzw. in dem die Verarbeitung erfolgt.
Die Bewertung muss je nach Anbaugebiet und Standard vorgenommen werden.
Neben international gültigen Standards existieren auch firmeneigene Sozialstandards.
NatureWorks
Die Firma ist für den derzeitigen Standort in Blair nach ISCC PLUS (International Sustainability and Carbon Certification) zertifiziert. Eine Zertifizierung ist auch für den geplanten Standort in Thailand angestrebt.
Total Corbion PLA
Der Großteil des Zuckers für die PLA-Produktion wird aus Thailand bezogen. Die Muttergesellschaft Corbion ist Mitglied bei Bonsucro und SEDEX und wird von Bonsucro zerifiziert. Die Lieferanten (Zuckerrohrmühlen) werden ermutigt, sich nach beiden Standards zertifizieren zu lassen.
Einige der größeren Lieferanten sind Mitglied bei SEDEX und einige liefern ebenfalls Zucker an größere Markenunternehmen, z.B. der Getränkeindustrie, weshalb sie eigene Verhaltenskodizes aufstellen, die soziale Aspekte und Umweltaspekte umfassen.
Ein Code of Conduct ist vorhanden, wird jedoch nicht durch unabhängige Dritte zertifiziert.
BASF
BASF hat ein eigenes System entwickelt, mit dem die drei Nachhaltigkeitskriterien Wirtschaft, Umwelt und soziale Aspekte analysiert und mit dem Instrument SEEbalance® dargestellt werden. Mittels Lifecycle Assessment, Lifecycle Costing, Social Lifecycle Assessment und Social Hotspot Assessment nach den UN SDGs (UN Sustainable Development Goals) werden die Daten in einer Eco-Efficiency Analysis nach ISO 14045, ISO 14040/44 und Social Analysis beurteilt. Nachhaltigkeitsaktivitäten werden in der Gesamtschau von SEEbalance® verdichtet. Es wird die gesamte Wertschöpfungskette von Lieferanten, Transport, Produktion und Kunden berücksichtigt.
Taghleef
Die Firma besitzt einen Ethics Code für den italienischen Standort.
Bei der Bewertung müssen unterschiedliche Standards beachtet werden und die Tatsache, ob eine Firma unabhängig zertifiziert ist.
NatureWorks
NatureWorks produziert in den USA. Damit gelten die amerikanischen Standards.
Total Corbion PLA
Total Corbion PLA produziert Milchsäure, Lactid und PLA in Rajong (Thailand). Die Produktion wird über die Bonsucro – Zertifizierung abgedeckt. Die Firma hat einen eigenen Code of Conduct.
BASF
BASF hat ein eigenes System entwickelt, mit dem die drei Nachhaltigkeitskriterien Wirtschaft, Umwelt und soziale Aspekte analysiert und mit dem Instrument SEEbalance® dargestellt werden. Mittels Lifecycle Assessment, Lifecycle Costing, Social Lifecycle Assessment und Social Hotspot Assessment nach den UN SDGs (UN Sustainable Development Goals) werden die Daten in einer Eco-Efficiency Analysis nach ISO 14045 und ISO 14040/44 und Social Analysis betrachtet. Nachhaltigkeitsaktivitäten werden in der Gesamtschau von SEEbalance® verdichtet. Es wird die gesamte Wertschöpfungskette von Lieferanten, Transport, Produktion und Kunden berücksichtigt.
FKUR
Das Unternehmen wird nach dem GKV-Verhaltenskodex des Gesamtverbandes der kunststoffverarbeitenden Industrie e.V. in Deutschland zertifiziert.
Taghleef
Taghleef ist nach BS OHSAS 18001 zertifiziert und ist Mitglied bei SEDEX.
Wentus
Eine Zertifizierung nach dem GKV-Verhaltenskodex liegt vor.
3. Sicherheit und Technik
Die Produktqualität muss gewährleistet sein. Die Verpackung darf nicht mit dem Produkt reagieren und muss verhindern, dass es mit der äußeren Umwelt reagiert. In dem Bereich Technik wird die technologische Verarbeitbarkeit des Verpackungsmaterials bewertet. Kann es auf den gängigen Maschinen verarbeitet werden? Welche Anpassungen müssen gegebenenfalls berücksichtigt werden? Gibt es Abstriche bzgl. Qualität, Verarbeitungsgeschwindigkeit oder Haltbarkeit?
PLA besteht fast ausschließlich aus Polymilchsäure. Da PLA ohne Zusätze sehr spröde ist, werden dem Material, je nach Anwendungsfall, verschiedene Additive zugegeben. So lässt es sich besser verarbeiten.
NatureWorks:
NatureWorks listet auf seiner Website – hier für Flaschen auf, welche Arten von Additiven üblicherweise eingesetzt werden. Hierbei handelt es sich überwiegend um Stabilisatoren, Farbmittel, UV-Blocker, Nukleierungsmittel und Prozesshilfsstoffe. NatureWorks gibt Empfehlungen für Zulieferer von Additiven, empfiehlt jedoch auch, weitere Zulieferer heranzuziehen.
In dem von NatureWorks eingesetzten Verfahren wird mithilfe eines Katalysators aus dem Dilactid das Polylactid polymerisiert.
Für PLA von NatureWorks liegt eine Zulassung der FDA vor. Mit Blick auf die Verordnung (EU) Nr. 10/2011 informiert NatureWorks, dass bezüglich der Migration vom Hersteller und Anwender für den jeweiligen Anwendungsfall zu prüfen ist, ob die Vorgaben eingehalten werden.
Sicherheitsdatenblätter und weitere technische Daten sind auf der Website des Herstellers NatureWorks zum Download bereitgestellt.
Da PLA sehr viele Einsatzmöglichkeiten bietet, wird empfohlen, sich direkt mit dem Hersteller auszutauschen. Weitere Informationsquellen in Form von Datenblättern finden Sie bei Total Corbion PLA und bei Taghleef.
Für Folien:
Falls Additive gegen das Beschlagen eingesetzt werden, ist die Konformität dieser Additive zu prüfen, da diese oberflächenaktiv sind.
Bei Laminaten mit Cellophanen werden Glycerinester und Metallsalze eingesetzt, die den FDA-Richtlinien entsprechen.
Für Behälter:
Für spezielle Produktanwendungen (Kopfraumsauerstoffabsorber bei Flaschen, Absorber bei Verpackungen mit Barriereschicht) ist der Zusatz eines Sauerstoffabsorbers denkbar.
| Die Verarbeitung kann auf den klassischen Verarbeitungsmaschinen (Extrusion) erfolgen. Die Verarbeitungstemperaturen sind je nach PLA-Struktur sehr unterschiedlich und betragen 100-180°C. Die Siegeltemperaturen sind entsprechend zu steuern. Somit ist die Möglichkeit einer präzisen Temperatursteuerung der Anlage eine wichtige maschinelle Voraussetzung.
NatureWorks: Bei Ingeo handelt es sich um semi-kristalline Polymere mit sehr niedrigen Kristallisationsraten. Die Verarbeitung auf Kristallisationsanlagen ist im Allgemeinen nicht möglich. Als Folge der amorphen Struktur erfolgt eine Zersetzung bei Anwesenheit von Wasser, wenn das Produkt erhitzt wird. Aus diesem Grunde müssen alle Produkte sehr gut vorgetrocknet sein. Häufig wird das recycelte Produkt vor der Verarbeitung kristallisiert. Zielvorgabe ist ein Wassergehalt von weniger als 250ppm. Zu beachten ist auch die geringe Beständigkeit gegenüber Ethylacetat (EtAc), das in vielen Druckverfahren eingesetzt wird. Ab 2% EtAc kann es zum Zusammenkleben der Schichten kommen. Der Hersteller macht Vorschläge zu geeigneten Druckfarben sowie zu den für eine Lamination verwendbaren Verpackungsmaterialien. Ebenfalls problematisch ist die geringe Stabilität gegenüber Isopropanol.
Corbion Purac: Es werden zwei PLA-Varianten angeboten. (Amorphes) Standard-PLA mit geringer Hitzestabilität wird aus einer Mischung von D- und L-Milchsäure produziert.
Auch dieses Material zersetzt sich aufgrund der amorphen Struktur bei Anwesenheit von Wasser bei Hitze. Zusätzlich gibt es eine hitzestabilere Variante, die mit D-Milchsäure Homopolymeren in einer speziellen Technologie hergestellt wird. Dieses Material ist laut Hersteller bis zu Temperaturen von 180°C stabil. Auch hier ist eine Vortrocknung erforderlich. Für das Spritzgießen liegen die Verarbeitungstemperaturen bei 90-100°C. Hier finden Sie weitere Informationen des Herstellers. |
Die Wasserdampfdurchlässigkeit von PLA liegt gemäß DIN 53122 bei 20-80g/m2d. Weiterhin besteht eine Sauerstoffdurchlässigkeit von 500-600 cm3/(m2*d*bar) und eine Kohlendioxyddurchlässigkeit von 2500-3500 cm3/(m2*d*bar). Durch entsprechende Folienveredelungen wie Kaschierungen können die gewünschten Materialeigenschaften erzielt werden.
Hersteller wie auch Compounder stellen entsprechendes Datenmaterial zur Verfügung.
Da PLA bereits in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, verfügen die Verpackungshersteller über Praxiserfahrungen mit den jeweiligen Anwendungen. Da diese Tests häufig in enger Zusammenarbeit mit den Lebensmittelherstellern erfolgen, sind diese Informationen jedoch nicht immer öffentlich zugänglich. Hier empfiehlt es sich, eng mit dem Verpackungshersteller zusammenzuarbeiten. Voraussetzung für die Herstellung anwendungsorientierter Blends ist, dass ausreichende Mengen abgenommen werden.
4. Qualität
Das Kriterium Qualität umfasst die gesetzlichen Anforderungen für Packmittel (Kapitel 4.1). Nach dem Bundesinstitut für Risikobewertung (BfR)-Standards bedeutet Qualität die Einhaltung der gesetzlichen Anforderungen sowie BfR-Vorgaben an die Verpackung. Bei biobasierten Verpackungen sind Ökologie und Umwelt wichtige Kriterien. Verpackungsreaktionen mit verschiedenen Gütern und damit verschiedenen Stabilitätsanforderungen gilt es zu vermeiden. Gleichzeitig können überhöhte Ansprüche zu aufwendigen, nicht nachhaltigen Verpackungen führen. Biobasierte Verpackungen bieten oft Vorteile, wie eine längere Haltbarkeit oder die biologische Abbaubarkeit. Konsumenten verlangen transparente und wirklich nachhaltige Verpackungen zu gleicher Handlingsqualität.
Bezüglich des Einsatzes von PLA als Verpackungsmittel für Lebensmittel gelten die im allgemeinen Teil beschriebenen gesetzlichen Anforderungen. Spezifische Anforderungen für PLA liegen bisher nicht vor. Der Hersteller NatureWorks schreibt auf seiner Webseite, dass das Produkt PLA unbedenklich ist. Bezüglich der eingesetzten Additive sollte jedoch der Hersteller der Additive kontaktiert werden, um die Unbedenklichkeit zu bestätigen.
Ideale Voraussetzungen bestehen für den Einsatz von frischem Gemüse und von Backwaren, bei denen bei kurzer Lagerzeit eine hohe Wasserdampfdurchlässigkeit erwünscht ist.
Deckel-Anwendungen
PLA bietet einen guten Aromaschutz bei niederen Temperaturen. Es hat gute Barriereeigenschaften gegenüber Fetten und Ölen. Bezüglich der Siegelfähigkeit und der Bedruckbarkeit gibt NatureWorks detaillierte Hinweise.
Hier sind vorab Tests durchzuführen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Schrumpffolien oder Schrumpfbänder
Wenn Schrumpffolien oder Schrumpfbänder eingesetzt werden, ist eine niedrigere Temperaturführung sehr wichtig, um ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erhalten. Für den Ersatz von PVC-Schrumpfbändern durch Ingeo-Produkte sind die Anweisungen von NatureWorks zu beachten.
PLA hat sehr vielseitige Anwendungsmöglichkeiten. Eine sehr umfangreiche Sammlung von Materialkenndaten können der Biopolymerdatenbank des IfBB Hannover (Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe, Hochschule Hannover) und der Firma M-Base GmbH entnommen werden.
Die Anforderungen des Konsumenten bezüglich einer sicheren Verpackung sind bei PLA gewährleistet. Es ist jedoch zu beachten, dass das Material nur für Produkte zum Einsatz kommt, die ein Mindesthaltbarkeitsdatum von weniger als sechs Monaten haben.
Der Einsatz für Produkte mit einem längeren Mindesthaltbarkeitsdatum ist in Ausnahmefällen nach einer intensiven Prüfung möglich.
Das Produkt ist relativ steif und hat einen schönen Glanz. Folien mit sehr hohem PLA-Anteil neigen zum Rascheln. Flexiblere Blends wie ecovio® rascheln weniger. Das Material weist sehr gute Hafteigenschaften für Etiketten auf.
Druck
Bei der Bedruckung von PLA-Folien muss die Temperaturführung eingehalten werden. Bereits kurze heißere Zonen (z.B. Rollen) können zu Verformungen, wie einer Schrumpfung führen. Es gibt jedoch auch etwas temperaturstabilere Folientypen.
Zur besseren Haftung der Farbe werden Oberflächenbehandlungen wie die Corona-Behandlung oder chemische Behandlungen vorgenommen. Bezüglich der Siegelfähigkeit und der Bedruckbarkeit gibt NatureWorks detaillierte Hinweise. Hier sind vorab Tests durchzuführen, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen.
Deckel-Anwendungen
PLA kann als Flachdeckel oder als Folie zum Verschluss von Behältern eingesetzt werden.
PLA verträgt keine erhöhten Lagertemperaturen (>35 Grad) sowie kein direktes Sonnenlicht. Dies gilt sowohl für die Formlinge als auch für das verarbeitete Endprodukt. Bezüglich der mechanischen Belastbarkeit des Verpackungsmaterials sind die Vorgaben des Herstellers zu beachten.
Bezüglich der Stabilität gibt es Einschränkungen für Isopropanol und Ethylacetat. Ein wesentlicher Aspekt für die Lagerung der Formlinge sind sehr trockene Umgebungsbedingungen.
Da PLA bereits in verschiedenen Anwendungen eingesetzt wird, verfügen die Verpackungshersteller über Praxiserfahrungen mit den jeweiligen Anwendungen. Da diese Tests häufig in enger Zusammenarbeit mit den Lebensmittelherstellern erfolgen, sind diese Informationen jedoch nicht immer öffentlich zugänglich.
Hier empfiehlt es sich, eng mit dem Verpackungshersteller zusammenzuarbeiten. Voraussetzung für die Herstellung anwendungsorientierter Blends ist, dass ausreichende Mengen abgenommen werden.
