Bio-PP

Die Herstellung von biobasiertem PP befindet sich aktuell noch im Aufbau. Deshalb wird dieses Verpackungsmaterial etwas abweichend vom bisherigen Schema dargestellt. Eine Bewertung erfolgt nicht. In der Übersicht der Werkstoffe mit der jeweiligen Bewertung wird Bio-PP nicht aufgeführt.

Der in unterschiedlichen Varianten bekannte Kunststoff Polypropylen (PP) wird aus einer detailliert technisch kontrollierten Polymerisationsreaktion des ihn bildenden Bausteins (= Monomer) Propylen (auch Propen genannt) hergestellt. Mineralölbasiertes Propylen wird aus Erdöl (Raffination und thermochemische Spaltung) oder Erdgas (Aufarbeitung und Prozessieren der Fraktionen) gewonnen, darüber hinaus sind weitere Syntheserouten etabliert. Asien stellt gut 50% des wachsenden Bedarfs, die EU hat 15% Anteil an der globalen Produktion. PP ist mit einem globalen Produktionsvolumen von ca. 75 Millionen Tonnen der zweithäufigste Kunststoff nach Polyethylen (PE) und wird als thermoplastische Folien- oder Spritzgussvariante zu einer riesigen Zahl an Produkten verarbeitet (Verpackung, z.B. Lebensmittelfolien oder Verschlüsse und hitzestabile Container, textile / technische Fasern, Formkörper für Gebrauchsgegenstände oder im Bau- und Automotive-Bereich). Das Polymer zeichnet sich durch hohe Vielseitigkeit und gute Beständigkeit aus.

Biobasiertes Propylen kommt in der Natur nicht vor, es lässt sich jedoch aus diversen biogenen Quellen durch chemische Transformation erzeugen. Der finnische Konzern Neste stellt seit 2019 seinen Partnern LyondellBasell in Wesseling (D), und Borealis in Kallo und Beringen (B) sogenanntes “Bio-Naphtha” (hydrierte Pflanzenöle, großteils Altfette oder Non-Food-Öle) zur Verfügung. LyondellBasell bietet potenziellen Abnehmern eine daraus hergestellte ca. 30% biobasierte PP Variante an (Größenordnung 5-10 kt). Das aus einem Batchbetrieb stammende Produkt bzw. die verfügbaren Varianten können bei LyondellBasell in Wesseling angefragt werden. Bei wachsender Nachfrage sind auch höhere Gehalte an biogenen Rohstoffen möglich, die Volumina können potenziell deutlich größer werden.

Borealis startet mit einem ebenfalls anteilig biobasierten PP (bisher keine offiziellen Angaben zum biogenen C-Gehalt)

Je nachdem wie sich diese Verfahren und Ansätze entwickeln, sind auf Sicht der nächsten drei Jahre biobasierte % Gehalte von bis ca. 75% möglich. Je nach biobasiertem Gehalt und Marktbedingungen ist mit einem deutlichen Preisaufschlag (Größenordnung 50-100%) zu rechnen. Die Mehrkosten könnten in Zukunft auch durch Verrechnung mit einem CO2-Emissionspreis oder durch Kunststoffsteuer-Rabatte entlastet werden. Diese Modelle sind denkbar, allerdings kurzfristig nicht zu erwarten.

PP ist in seinen Eigenschaften, Aufbau und Verarbeitbarkeit ähnlich dem Polyethylen und kommt dem Hart-PE (HDPE) als thermoplastischer Kunststoff sehr nahe. PP ist jedoch etwas härter und wärmebeständiger. Weitere Infos finden Sie in der Campus-Werkstoffdatenbank.

Bio-PE-Polyethylene

Symbol-Legende

essay schreiben lassen positive Bewertung

Bewertung im Einzelfall

überwiegend kritische Bewertung

Kontakt

Beide hier aufgeführten Unternehmen erhalten den biobasierten Rohstoff nach den jeweiligen Anforderungen von dem finnischen Konzern Neste

LyondellBasell bietet potenziellen Abnehmern eine daraus hergestellte ca. 30% biobasierte PP Variante an (Größenordnung 5-10 kt). Das aus einem Batchbetrieb stammende Produkt bzw. die verfügbaren Varianten können bei LyondellBasell in Wesseling angefragt werden. Bei wachsender Nachfrage sind auch höhere Gehalte an biogenen Rohstoffen möglich, die Volumina können potenziell deutlich größer werden. Der so hergestellte Kunststoff wird mit dem Produktnamen Circulen am Markt angeboten und ist für die Herstellung von Lebensmittelverpackungen freigegeben. Der Anteil von biobasiertem Kohlenstoff in dem Kunststoff wird durch die Radiokarbon-Analyse nachgewiesen.

Borealis, in Kallo und Berringen (Belgien) startete ebenfalls Ende 2019 mit einem anteilig biobasierten PP. Bisher gibt es keine offiziellen Angaben zum biogenen C-Gehalt.

Da der Werkstoff bisher nur wenige Monate auf dem Markt ist können dazu noch keine Angaben gemacht werden.

Aller Voraussicht nach können die meisten unter Bio-PE genannten Konverter auch (PP) verarbeiten. Für den Kontakt mit Lebensmitteln muss das Material die entsprechende Zulassung haben.

PP ist einer der am häufigsten 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. Einsatzbereiche sind Folien, häufig als Verbundfolien und Beutel ( auch MAP geeignet).   Mit dem Blasstromverfahren werden Hohlkörper wie Flaschen und Behälter, sowie Becher z.B. für Molkereiprodukte (auch durch Tiefziehen) hergestellt. PP ist auch für sterilisierbare Verpackungengeeignet.

Folien/Beutel: alle Arten von Folienverpackungen, z.B. Beutel für Tiefkühlprodukte und gekühlte Produkte (MAP-geeignet)

Becher: alle Arten von Behälterverpackungen, Trays, Kosmetik

Flaschen: Kosmetik, Getränke, Wasch- und Reinigungsmittel, Chemikalien

Sonstige Anwendungen: Verschlüsse, Kanister, Tuben

PP ist beständig gegenüber fast allen polaren Lösungsmitteln, Säuren, Laugen, Wasser und Alkohol. Es hat eine gute Temperaturbeständigkeit und ist in einem weiten Temperaturbereich verarbeitbar. In der CAMPUS® Werkstoffdatenbank für Kunststoffe sind die Eigenschaften der Kunststoffe abrufbar.

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Nachhaltigkeitskriterien

1. ÖkologieAchtungBewertungAchtung

Bei dem Kriterium Ökologie sind sieben Unterkriterien (Kenngrößen) in die Bewertung eingegangen, die für Biolebensmittelherstellung als wesentlich angesehen werden: Landnutzung/Nahrungsmittelkonkurrenz, Umweltverträglichkeit, Zertifizierungen (Anbau und Verarbeitung), Gentechnik, Entsorgung (Recycling, Kompostierung), Ökobilanzen und biobasierter Anteil.

BewertungAchtung

Die Rohstoffe, die für die Herstellung von biobasiertem PP in heute bereits verfügbaren Prozessen eingesetzt werden können, sind vielfältig. Bio-Naphtha von Neste kann aus einer Vielzahl von (pflanzen-) fetthaltigen Quellen erzeugt werden, die Rohstoffe sind üblicherweise ISCCplus zertifiziert und damit genau hinsichtlich Zusammensetzung und Anbau- bzw. Prozesskette definiert. Da Neste großteils keine frisch erzeugten Lebensmittelöle, sondern Nebenprodukte oder Abfälle einsetzt, ergibt sich eine sehr geringe Wirkung auf die Landnutzung, bzw. alle anderen agrarisch dominierten Ökobilanzindikatoren.

Da der Prozess der Propylen- und Polypropylenherstellung wie auch die Anwendungleistungen und Entsorgungsvarianten für biobasierte und fossil basierte Varianten identisch sind, entscheidet alleine der “Umweltrucksack” der Rohstoffe über die zukünftig zu erwartende ökobilanzielle Differenzierung. Wie üblich ist aufgrund der CO2-Bindung aus der Atmosphäre durch pflanzenbasierte Rohstoffe ein genereller Vorteil bei den Indikatoren CO2 Emissionen (Klimaschutz) und Verbrauch fossiler Rohstoffe (Ressourcenschutz) gegenüber mineralölbasierten Rohstoffen zu erwarten. Bei anderen Indikatoren wird es positive und negative Vergleichsergebnisse geben, die dann individuell zu gewichten wären.

Im Mai 2020 hat die Universität Utrecht eine Studie mit der Ökobilanz zu Bio-PP auf Basis von Altspeiseölen veröffentlicht. Diese wurde als Teil der großen EU-Biosprit-Studie erarbeitet.

Auf normierter und gewichteter Basis werden die Umweltauswirkungen von auf Basis von Altspeiseölen hergestelltem PP durch den Klimawandel (28%), die Nutzung fossiler Ressourcen (23%) und den Wasserverbrauch (11%) dominiert. Die folgenden ökologischen Hotspots werden identifiziert: der Polymerisationsprozess (38%), die Produktion von Wasserstoff (21%), die Produktion von LPG (18%) und die Verbrennung von LPG (8%). Im Vergleich zu petrochemischem PP können durch auf Basis von Altspeiseölen hergestelltem PP von der Wiege bis zum Werkstor je nach gewähltem Allokationsansatz Wirkungsreduktionen von 40-62% für den Klimawandel und 80-86% für die Nutzung fossiler Brennstoffressourcen erreicht werden. Bei anderen Wirkungskategorien wird der ökologische Fußabdruck von biobasiertem PP stark durch die Wahl der Zuteilungsmethode beeinflusst.

BewertungAchtung

Bio-Naphtha von Neste kann aus einer Vielzahl von (pflanzen-) fetthaltigen Quellen erzeugt werden, die Rohstoffe sind üblicherweise ISCCplus zertifiziert und damit genau hinsichtlich Zusammensetzung und Anbau- bzw. Prozesskette definiert.

Bewertung

In Europa werden derzeit keine Speiseöle aus gentechnisch veränderten Ölpflanzen gewonnen. Deshalb wird derzeit eine allenfalls sehr geringe Wahrscheinlichkeit eines Eintrages in die Rohstoffe gesehen.

AchtungBewertungAchtung

Biobasiertes PP hat die gleichen Eigenschaften in Bezug auf das Recycling (Drop-in-Lösung) wie konventionelles PP und kann daher problemlos mit diesem zusammen recycelt werden.

AchtungEs ist jedoch zu beachten, dass, trotz des an sich gut ausgebauten PP-Recyclingsystems, viele PP-Folien nicht recycelt werden und stattdessen thermisch verwertet werden (Verbrennung). Dies betrifft vor allem Folien < 2 x 2 cm. Eine Verbrennung des biomassebasierten PP ist möglich. Es ist stabil bei Deponierung und nicht biologisch abbaubar.

Bewertung

Im Mai 2020 hat die Universität Utrecht eine Studie mit der Ökobilanz zu Bio-PP auf Basis von Altspeiseölen veröffentlicht. Diese wurde als Teil der großen EU-Biosprit-Studie erarbeitet.

Auf normierter und gewichteter Basis werden die Umweltauswirkungen von auf Basis von Altspeiseölen hergestelltem PP durch den Klimawandel (28%), die Nutzung fossiler Ressourcen (23%) und den Wasserverbrauch (11%) dominiert. Die folgenden ökologischen Hotspots werden identifiziert: der Polymerisationsprozess (38%), die Produktion von Wasserstoff (21%), die Produktion von LPG (18%) und die Verbrennung von LPG (8%). Im Vergleich zu petrochemischem PP können durch auf Basis von Altspeiseölen hergestelltem PP von der Wiege bis zum Werkstor je nach gewähltem Allokationsansatz Wirkungsreduktionen von 40-62% für den Klimawandel und 80-86% für die Nutzung fossiler Brennstoffressourcen erreicht werden. Bei anderen Wirkungskategorien wird der ökologische Fußabdruck von biobasiertem PP stark durch die Wahl der Zuteilungsmethode beeinflusst.

AchtungBewertung

Je nachdem wie sich diese Verfahren und Ansätze entwickeln, sind auf Sicht der nächsten drei Jahre biobasierte Prozentgehalte von bis ca. 75% möglich.

LyondellBasell bietet potenziellen Abnehmern eine daraus hergestellte ca. 30% biobasierte PP Variante an (Größenordnung 5-10 kt). Das aus einem Batchbetrieb stammende Produkt bzw. die verfügbaren Varianten können bei LyondellBasell in Wesseling angefragt werden. Bei wachsender Nachfrage sind auch höhere Gehalte an biogenen Rohstoffen möglich, die Volumina können potenziell deutlich größer werden. Der so hergestellte Kunststoff wird mit dem Produktnamen Circulen am Markt angeboten und ist für die Herstellung von Lebensmittelverpackungen freigegeben. Der Anteil von biobasiertem Kohlenstoff in dem Kunststoff wird durch die Radiokarbon-Analyse nachgewiesen.

Borealis, in Kallo und Berringen (Belgien) startete ebenfalls Ende 2019 mit einem anteilig biobasierten PP. Bisher gibt es keine offiziellen Angaben zum biogenen C-Gehalt.

AchtungEs wird auch häufiger im Materialverbund eingesetzt; dann gilt es den biobasierten Anteil des gesamten Materialverbundes zu berücksichtigen.

2. Sozialverträglichkeit                                                                                

Beim Kriterium Sozialverträglichkeit bezieht sich die Bewertung auf das Vorhandensein von Sozialstandards 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 Sammlung der pflanzlichen Öle und insbesondere die Verarbeitung zu PP erfolgt in EU-Staaten. Somit gelten die Sozialstandards in der EU.

3. Sicherheit und Technik

Sicherheit und Technik

Bei dem Kriterium “Sicherheit” liegt der Fokus auf der Sicherheit für den Konsumenten. Hierbei werden überwiegend Migrationspotenziale betrachtet. In dem Bereich “Technik” wird die technologische Verarbeitbarkeit des Verpackungsmaterials bewertet. Für die biomassebasierten Packstoffe wie Bio-PP liegen sehr umfangreiche Daten vor, da diese die gleichen Eigenschaften wie die klassischen Kunststoffe aufweisen.

Bio-PP hat vergleichbare Eigenschaften wie das mineralölbasierte PP, wobei es sehr viel Varianten beim PP für unterschiedlichste Anwendungsgebiete gibt. PP ist ein preisgünstiges, wenn auch gegenüber PE etwas teureres Massenprodukt, das physiologisch unbedenklich und praktisch geruchs- und geschmacksneutral ist. Deshalb wird es in großem Umfang in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. PP bietet gegenüber PE verbesserte Barriereeigenschaften, die bei erhöhten Barriereanforderungen durch EVOH Schicht deutlich verbessert werden. Die maschinellen Anforderungen von Bio-PP sind mit dem mineralölbasierten vergleichbar, sollten jedoch bedingt durch die Vielzahl der verfügbaren Typen individuell geprüft werden.

 

Achtung

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4. Qualität

Bei dem Kriterium “Qualität” umfasst die gesetzlichen Anforderungen an das Verpackungsmaterial.

In der Datenbank vom BfR „Datenbank BfR-Empfehlungen zu Materialien für den Lebensmittelkontakt“ sind unter der laufenden Nummer 070 die Empfehlungen für Polypropylen zusammengefasst. Die gesetzlichen Anforderungen sind in der „Verordnung über Materialien und Gegenstände aus Kunststoff, die dazu bestimmt sind, mit Lebensmitteln in Berührung zu kommen“ (Verordnung (EU) Nr. 10/2011) definiert.

Bei besonderen Anwendungen mit hohem Migrationspotential sollte bei PP wie bei Bio-PP eine individuelle Risikobeurteilung erfolgen.

PP ist ähnlich wie PE ein vielseitig einsetzbares Verpackungsmaterial, das bezüglich der Steifigkeit und der Temperaturbeständigkeit Vorteile bietet. Schutzbegasungen ohne Beschichtung sind nur unter bestimmten Bedingungen umsetzbar.

In der öffentlichen Wahrnehmung werden nicht biologisch abbaubare Kunststoffe, wie PP die sich in der Umwelt anreichern, sehr negativ gesehen – insbesondere im Hinblick auf Mikroplastik. Positiv sind hingegen die bereits bestehenden Recyclingmöglichkeiten.

Bei der Bedruckung und Verklebung bedarf es einer Vorbehandlung. Biobasiertes PP ist genauso stabil wie mineralölbasiertes PP. Zur Erhöhung der UV-Stabilität kann eine zusätzliche Beschichtung erfolgen. PP kann sehr lange gelagert werden.

Für Polypropylen existiert ein sehr umfangreiches Wissen bezüglich unterschiedlicher Anwendungen. Das Verpackungsmaterial (anteilig) Biobasierte Varianten von PP unterscheiden sich weder physikalisch noch chemisch von fossilem PP. Das betrifft auch die Recyclingfähigkeit, die Kompatibilität mit Recyclingverfahren oder die Mischungen von konventionellem PP mit biobasiertem oder rezykliertem PP.

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