Die Zukunft der Kunststoffproduktion: PCR, Bioplastic und CO2-basierte Materialien im Check

Astrid Fleschhut
12. Oktober 2022

Im sechsten Beitrag unserer Reihe zur Ellen MacArthur Foundation (EMF) schauen wir auf die Entkopplung vom Verbrauch endlicher Ressourcen im Kunststoffbereich. Sie ist ein zentrales Standbein bei der Etablierung von Kreislaufwirtschaft. Eine zentrale Rolle dabei spielt der Einsatz von Post Consumer Recyclate (PCR), Bioplastics und CO₂-basierten Kunststoffen zur Substitution von Virgin Plastic. Unternehmen sollten die Entwicklung in diesem Bereich unbedingt im Blick behalten und versuchen, erste Erfahrungen beim Einsatz dieser Materialien zu sammeln.

 

Bei ihren Plastic Pledges haben es die großen Markenartikler insbesondere auf Neu-Kunststoffe abgesehen. Laut Fortschrittsbericht der EMF wollen die „Big Brands“ den Einsatz von Neu-Kunststoffen bis 2025 um 19% reduzieren.

Der erste Schritt in diesem Vorhaben ist meist die Gewichtsreduzierung von Kunststoffverpackungen. Auf diese Weise den Materialverbrauch zu senken, ist naheliegend und in vielen Fällen relativ kurzfristig machbar. Noch dazu senkt dieser Schritt die Kosten.

Reichen wird dies jedoch nicht, um die gesetzten Ziele zu erreichen. Dazu braucht es alternative Materialien. Und hier kommen als wichtigste Vertreter PCR, Bioplastik und CO2-basierte Kunststoffe ins Spiel.

• Bioplastics: Unter diesem Begriff werden Kunststoffe subsumiert, die auf Basis nachwachsender Rohstoffe erzeugt werden und / oder kompostierbar sind.
• PCR: Post-Consumer-Rezyklate sind Rezyklate, die aus Kunststoffen hergestellt wurden, die nach der Erstnutzung (durch einen Konsumenten) meist haushaltsnah gesammelt und der stofflichen Wiederverwertung zugeführt wurden.
• CO₂-basierte Kunststoffe: Diese Kunststoffe werden aus CO₂ Die (attraktive) Grundidee dabei ist, das Treibhausgas CO₂ in einen Nutzungskreislauf zu bringen und zugleich Emissionen durch die Substitution von fossilen Rohstoffen durch CO₂-basierte Produkte zu vermeiden. Die verwendeten Technologien werden international zusammenfassend als Carbon Capture and Utilisation (CCU) bezeichnet. CCU-Technologien sollen es möglich machen, CO₂ und andere Klima-Abgase wie vor allem Kohlenstoffmonoxid (CO) und Synthesegas (CO₂, CO und H) zur Herstellung verschiedenster Produkten nutzen zu können.

 

Ausblick 2050

Laut einer Studie des Nova-Instituts, die im April 2022 auf der Biopac vorgestellt wurde, werden im Jahr 2050 keine Materialien auf fossiler Basis mehr nachgefragt. Bis dahin ist es allerdings noch ein weiter Weg.

• 2020 wurden noch 84 Prozent der Kunststoffe aus fossilen Rohstoffen hergestellt, 10 Prozent stammen aus biobasierten und nur 5 Prozent aus recycelten Materialien.
• 2050 soll der Kunststoffbedarf laut Studie zu 55 Prozent durch Recycling-, zu 25 Prozent durch CO₂-basierte und zu 20 Prozent durch biobasierte Materialien gedeckt werden.

 

PCR: Stand und Beispiele

Aktuell ist der Einsatz von PCR-Materialien noch auf einem geringen Niveau. So bestanden nach Angaben des „The Global Commitment 2021 – Progress Report“ der EMF 2020 nur insgesamt 8 Prozent der eingesetzten Kunststoffverpackungen in Europa aus PCR-Materialien. Bis 2025 soll diese Quote auf 26 Prozent steigen. Dafür wird ein jährliches Wachstum von 29 Prozent benötigt.

Tatsächlich gibt es in jüngerer Zeit eine stetig wachsende Zahl von Pilotprojekten. Es lässt sich auch beobachten, dass die Nachfrage nach PCR stark ansteigt. Allerdings ist das Angebot an Lösungen (noch) nicht ausreichend. Ein gravierender, limitierender Faktor ist hier sicherlich auch der eklatante Mangel an verfügbarem Rezyklat – insbesondere im Bereich der für den Lebensmittelkontakt zugelassenen PCR-Materialien.

Der Mangel an verfügbarem Material führt dazu, dass beispielsweise RPET um bis zu 1000 € pro Tonne teurer ist, als virgin PET.

Zu den aktuellen Marktbeispielen für den Einsatz von PCR in Verpackungen zählen:

• Die von Lidl entwickelte PCR-Kunststofffolie „Trioworld“. Sie ist für Tiefkühlkost zugelassen und wird von Lidl aktuell für die Verpackung gefrorener Zimtbrötchen eingesetzt.
• LyondellBasell und Greiner Packaging haben ein PCR Material entwickelt, das für die Fertigung von Nestlés Kaffeekapseln „Nescafe Dolce Gusto“ verwendet wird.

 

Bioplastics: Stand und Beispiele

Bio-Kunststoffe haben derzeit nur einen kleinen Anteil bei den Verpackungsmaterialien. Zwar wurde in den letzten Jahren immer wieder ein größeres Wachstum prognostiziert, die reale Entwicklung ist allerdings bisher nur mäßig.

Es gibt jedoch eine Reihe von Unternehmen, die in neue Fabriken für bio based plastics investieren.

• Dazu gehören Avantium und TotalEnergies Corbion. Insbesondere die Produktion durch Avantium zeigt bereits größere Volumina und Skaleneffekte.
• Skaleneffekte hat auch das brasilianische Chemieunternehmen Braskem im Blick, das eine grüne Ethylen-Technologie weltweit lizenzieren will.

Skaleneffekte werden eine große Rolle spielen, um das Material zu einem günstigeren und wettbewerbsfähigen Preis herstellen zu können. Angesichts der aktuellen Entwicklungen kann davon ausgehen, dass das Wachstum bei Bioplastics in den nächsten Jahren etwas zulegen wird. Das zeigen auch Initiativen von Markenartiklern. So hat sich beispielsweise Unilever Renewable PP von Neste Oyj gesichert, um Virgin Plastic einsparen zu können.

Im Vergleich zum Einsatz von PCR spielt Bioplastics jedoch weiterhin eine kleinere Rolle. Zudem hat sich noch keine „Bio-Version“ gegenüber anderen durchgesetzt, auch wenn sich die sogenannten Drop-In-Bioplastics grundsätzlich am besten etabliert haben.

Die „Underperformance“ der Biokunststoffe hat sicherlich auch mit der „Tank vs. Teller“-Diskussion zu tun. Sie stellt Biokunststoffe in Frage, wenn ihre Rohstoffe in Konkurrenz zur Nahrungsmittelproduktion stehen, wie beispielsweise bei der Verwendung von Mais oder Zuckerrohr. Zwar gibt es etliche Forschungsvorhaben, Pilotprojekte und auch schon die tatsächliche Produktion von Kunststoff aus Rohstoffen wie Algen, Stroh oder Abfällen der Lebensmittelproduktion, es bleibt aber fraglich, ob damit die benötigten Volumina bereitgestellt werden können.

 

Carbon based solutions: Stand und Beispiele

Die ersten Kunststoffe auf Basis von CO₂ kommen bereits auf den Markt. Der Ansatz ist im Vergleich zu PCR und Biokunststoff noch jung. Die Nachfrage und die Zahl der Pilotprojekte steigt jedoch derzeit enorm.

Beispiele für den Einsatz von Carbon Based Plastic finden sich beispielsweise bei:

• Danone und Lanzatech. Das Pilotprojekt verwendet Kohlenstoffe zur Herstellung von Sustainable PET.
• Coca-Cola und Changchun Meihe Science & Technology. Hier wird Upcycled Biomasse zur Herstellung von PET eingesetzt.
• LanzaTech und Migros. Die nach Unternehmensangaben weltweit erste Flasche mit PET aus CO₂ gewann 2021 den Deutschen Verpackungspreis.

 

Fazit & Einordnung

Das Ende des Verbrauchs endlicher Ressourcen ist noch ein Stück voraus. Aber die Richtung ist klar und scheint unumkehrbar. Fossile Rohstoffe sind auf dem Rückzug.

Die kontinuierliche und erfolgreiche Reduzierung des Gewichts von Kunststoffverpackungen und die entsprechenden Einsparungen von Material können nicht unendlich fortgesetzt werden – und sie können das Problem der Entkopplung vom Verbrauch endlicher Ressourcen nicht final lösen. Das geht nur mit dem Einsatz von PCR-Materialien, Bioplastics und CO₂-basiertem Kunststoff. Hier liegt die Zukunft der Kunststoffherstellung.

Aktuell ist es für Unternehmen aus den geschilderten Gründen meist noch sehr schwierig, die drei Materialien zu beschaffen und einzusetzen. Dieser Umstand sollte jedoch nicht zu Passivität verleiten. Es ist für Unternehmen sehr wichtig, die Entwicklung im Blick zu behalten und gegebenenfalls auch schon erste Erfahrungen zu sammeln. Denn die Zukunft ist klar und wer gut vorbereitet ist, wird schneller und stärker profitieren können.