Wie Plastik von alleine ­unschädlich wird

Manches ist für uns unvorstellbar. Ein Leben ohne Plastik ? Blicken Sie einmal um sich : ein Kugelschreiber, fast jede Verpackung, Kinderspielzeug, Ihre Kleidung – all das ( und noch viel mehr ) besteht zum Teil aus Kunststoff. Wäre ein Leben ohne Plastik möglich ?

Der deutsche Kaiser Friedrich Wilhelm II. konnte sich ein Leben ohne Pferd nicht vorstellen. Er soll Anfang des 20. Jahrhunderts den Wandel des Verkehrssystems so kommentiert haben : „Ich glaube an das Pferd. Das Automobil ist eine vorübergehende Erscheinung.“

Wilhelm und wir haben womöglich etwas gemein : Die Zukunft belehrt uns eines Besseren. Unser Verbrauch von Plastik ist in den vergangenen Jahrzehnten enorm angestiegen : Wurden in den 1960 er-Jahren 15 Millionen Tonnen pro Jahr erzeugt, sind es heute 400 Millionen Tonnen. Und es ist kein Geheimnis : Es gibt da ein Problem mit dem Plastik.

Das Problem ist, dass sich das klassisch aus Erdöl produzierte Produkt in der Natur nicht oder kaum abbaut. Auch in tausenden Jahren werden noch perfekt erhaltene Plastikteile auf der Erde zu finden sein. Alles jemals erzeugte Plastik summiert sich zu einem riesigen Müllberg, der Tag für Tag wächst ; nichts davon „verrottet“. Ein Teil davon wird recycelt, ( bei hohem CO2-Ausstoß übrigens ) verbrannt oder in andere Länder exportiert – große Mengen davon aber werden gar nicht gesammelt und bleiben in der Natur, im Wasser und im Boden zurück. Durch Witterung immer weiter zerkleinerte Folien oder Flaschen, der Abrieb von Autoreifen auf der Straße wird zu Mikroplastik. Das sind maximal 5 Millimeter große Plastikfragmente. Sie bemerken den Unterschied ? Plastik wird wohl in mikroskopisch kleine Teilchen zerteilt, aber nicht biologisch abgebaut.

Denn anstatt – wie organischer Abfall – von Kleinstlebewesen wieder in Humus verwandelt zu werden, schleichen sich die Teilchen in unseren Lebenskreislauf ein : Wir waschen eine Fleecejacke in der Waschmaschine, unzählige winzige Plastikteilchen daraus lösen sich, gelangen übers Abwasser in den Klärschlamm, der aufs Feld ausgebracht wird. So gelangt Mikroplastik auch in unsere Nahrung und damit in unsere Körper. Welchen Schaden es ( oder Zusatzstoffe wie Weichmacher ) dort anrichten, ist noch unbekannt. Klar ist aber bereits, dass Kunststoffe, die noch vor zwanzig, dreißig Jahren im Einsatz waren, mittlerweile verboten sind, weil sie bzw. ihre Zusatzstoffe sich als krebserregend oder hormonell aktiv entpuppt haben.

Mikroplastik ist also sowohl in unseren Lebensmitteln nachgewiesen, Pflanzen nehmen es etwa über ihre Wurzeln auf, als auch im menschlichen Stuhl. Das ist also das nächste Problem, eine Folge des ersten.

Georg Gübitz, Doris Ribitsch, Gibson Nyanhongo und ihre Teams am Technopol Tulln arbeiten deshalb an der Lösung des Problems. Gübitz leitet dort das Institut für Umweltbiotechnologie und das Department für Agrarbiotechnologie, eine Dependance der Wiener Universität für Bodenkultur ; Ribitsch und Nyanhongo sind BiotechnologInnen ebendort. Wie machen sie Plastik unschädlich ?

Lösung 1 : Plastik gleich biobasiert erzeugen

Umweltfreundliches Plastik für den Alltagsge­brauch herzustellen, ist etwa jetzt schon möglich : Um abbaubar zu werden, muss Plastik nämlich ähnlich aufgebaut sein wie natürliche Polymere, etwa Zellulose oder Lignin im Holz oder Cutin in Apfel- und Tomatenschale. Damit ist es abbaubar – im Gegensatz etwa zu PET, aus dem die heutigen Flaschen sind.

Und schon jetzt können praktisch alle gängigen Kunststoffprodukte aus solchem Bioplastik hergestellt werden. „Sie sind in der Qualität nicht unterscheidbar. Wir machen auch selbst bei uns am Department solche Dinge, etwa Becher“, erzählt Gübitz. „Die laufen seit Jahren bei uns im Geschirrspüler mit.“ Das Problem sei vielmehr der Preis : „Obwohl die fossilen Ressourcen schwinden, sind Erdölprodukte nach wie vor so extrem billig, da können wir mit den Biokunststoffen kaum mithalten.“

Lösung 2 : Laufend anfallenden ­Plastikmüll abbaubar machen

Also arbeiten die WissenschafterInnen in Tulln eher an der Wiederverwertung von bereits erzeugtem Kunststoff und nehmen auch dafür Anleihen an den Prozessen der Natur.  Und wohin schaut man dafür ? In den Wald. „Dort vollführen Mikroorganismen unter sehr milden Prozessen Reaktionen, die sonst nur unter aggressiven Bedingungen möglich wären“, erklärt Gübitz, „etwa wenn ein Baum komplett zerlegt wird.“ Um ein Stück Holz im Labor aufzulösen, braucht es hingegen extreme Bedingungen : konzentrierte Schwefelsäure, hohen Druck, 120 Grad Celsius. Wie schafft es also die Natur diese Aufgabe zu lösen, noch dazu unter ganz milden Bedingungen ?

Mit der Hilfe von Enzymen. Ein Enzym ist ein Biokatalysator, beschleunigt also chemische Reaktionen. Enzyme übernehmen Aufgaben im Stoffwechsel von Organismen, zum Beispiel bei der Verdauung. Meistens handelt es sich um Proteine mit zwei wichtigen Eigenschaften : Erstens verringern sie den Energieaufwand, der nötig ist, um gewisse chemische Reaktionen anzustoßen, zweitens wirken sie hochspezifisch. „Wir haben solche Enzyme auch in unserem Mund und Magen : Die einen können nur Stärke abbauen, die nächsten sind spezialisiert auf Fette, wieder andere auf Proteine, also Fleisch, und so weiter“, erklärt Doris Ribitsch. „So können im Menschen, in Bakterienzellen oder jedem anderen Gefäß viele Reaktionen zugleich ablaufen, ohne dass sie sich in ihren Bedingungen stören.“

Das brachte die ForscherInnen darauf, solche Enzyme für den Abbau von Verbundstoffen einzusetzen. Ein Verbundstoff ist zum Beispiel das Milchpackerl, das aus Karton, Kunststofffolie und Aluminiumschicht besteht – mechanisch bekommt man das nicht auseinander. In einem Projekt mit niederösterreichischen Firmen ( „Tex2Mat“ ) dreht sich die Wiederverwertung um Textilien : „Das Coole daran ist : Wenn wir ein Mischgewebe haben – zum Beispiel Handtücher, bestehend aus Baumwolle und Polyester – setzen wir zuerst ein Enzym ein, das die Baumwolle auflöst. So erhalten wir Zucker, etwa für die Vergärung zu Ethanol, und der zweite Teil aus dem Mischprodukt liegt dann in reiner Form vor“, erklärt Gübitz. Lässt man also spezielle Enzyme nacheinander auf Verbundmaterialien los, lösen diese nacheinander die jeweiligen Stoffe heraus.

Am Entsorgungsproblem ist man in Tulln also auch dran.

Lösung 3 : Giftige Kunststoffe durch natürliche ersetzen

Und dann sind da noch Produkte, die nachweislich toxisch – also giftig – sind, zum Beispiel etwas so Unscheinbares wie Klebstoffe. Sie sind praktisch überall : In Europa werden jährlich mehr als 6 Millionen Tonnen an 250.000 unterschiedlichen Klebstoffen, etwa im Konstruktions- und Bauwesen, eingesetzt. Allein der Verbrauch an epoxy- und formal­dehyd-basierenden Klebstoffen erhöhte sich innerhalb von fünf Jahren um über 50 Prozent. Dabei werden mehr als 90 Prozent der Epoxy- und Phenol-Formaldehyd-Harze derzeit aus fossilen Ressourcen hergestellt. Genauso werden viele weitere Klebstoffe z.B. für den Einsatz für Böden auf Basis von Latex und Akrylharzen aus fossilen Rohstoffen produziert. Zusätzlich sind viele dieser Klebstoffe leicht entflammbar und/oder giftig bzw. setzen giftige Verbindungen frei.

„Diese Klebstoffe werden in der Bauindustrie eingesetzt, aber auch für die Einrichtung in unseren Wohnungen, Teppiche zum Beispiel“, erklärt Gibson Nyanhongo, Leiter mehrerer Projekte, darunter auch des vom Land Niederösterreich geförderten „BioSet“, mit Beteiligung niederösterreichischer Firmen, die sich insbesondere mit der Entwicklung nachhaltiger Klebstoffe auseinandersetzen. Als Rohstoff dient etwa Lignin, das dem Holz seine Festigkeit verleiht. In der Zellstoffindustrie ist es ein Abfallprodukt, weil es das Papier braun färben würde.

Das Team um Nyanhongo hat in ihrer jahrelangen Arbeit mit Lignin bereits einen Weg gefunden, es biotechnologisch ( wiederum mit Enzymen ) so zu modifizieren, dass es für unterschiedliche Anwendungen einsetzbar ist. „Ob wir aber den biobasierten ,Superklebstoff‘ erfinden, wird sich erst herausstellen.“ Wichtig ist dabei auch, dass in Nyanhongos Projekt alle im Boot sind, die an der Wertschöpfungskette teilhaben : Die Zellstoffindustrie liefert den Rohstoff und ist daran interessiert, das bisher unerwünschte Produkt nutzbar zu machen ; die Klebstoffproduzenten spüren nach und nach den gesellschaftlichen Druck, nachhaltiger zu produzieren. Sie testen die Zwischenergebnisse der ForscherInnen, geben ihnen Rückmeldung, damit die wiederum wissen, an welchen Schrauben sie noch drehen müssen.

Nur über dieses Einbeziehen und Berücksichtigen der Interessen der Industrie könne der Einsatz der neuen Technologien auch in der Praxis funktionieren, berichten die ForscherInnen. So beschäftigen sich auch zwei neue Projekte am Tullner Institut für Umweltbiotechnologie damit, mithilfe hochspezifischer Enzyme Mischgewebe stufenweise zu recyceln. Finanziert werden sie von der EU und über Firmenkooperationen. „An solchen EU-Projekten sind auch große Textilfirmen wie H&M und Decathlon interessiert“, sagt ­Gübitz. Nach und nach sehen sich selbst diese Textilkonzerne gedrängt, stärker auf Nachhaltigkeit zu setzen.

Lösung 4 ( für die Zukunft ) : Recycling schon beim Design mitdenken

„Wir wollen in der Forschung nicht immer nur hintennacharbeiten, sondern schon mitdenken, vorausdenken“, sagt Gübitz. Deshalb sei es derzeit ein höchst relevantes Thema, Produkte schon so zu entwickeln, dass sie danach auch gut rezyklierbar sind. „Nicht einfach zu sagen : Ich erzeuge da zwar etwas ganz Tolles, aber kein Mensch weiß, was nach dem Gebrauch damit passiert.“ Eben Getränkekartons könnten theoretisch schon jetzt entsprechend entworfen werden. „Damit dieses ,Recycling by Design‘ oder ,intrinsisches Recycling‘ gelingt, müssen wir vorausschauender denken.“

Wenngleich : Ein Flugzeugsitz, der mehrere Jahrzehnte im Einsatz ist, wird lange noch aus erdölbasierten Produkten hergestellt werden, meint Gübitz. Aber alles, was an Einwegplastik in Umlauf kommt, von der Wurstverpackung bis zur FFP2-Maske, sollte bio-abbaubar sein : „Damit es auch von alleine wieder unschädlich wird, selbst wenn‘s irgendwann in die Umwelt kommt.“

Gübitz stellt sich den Kreislauf ohne Mikroplastik so vor : „Bioplastik sollte aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden, um den Kohlenstoffkreislauf zu schließen. Pflanzen nehmen CO2 aus der Atmosphäre auf, daraus wird Bioplastik gemacht und beim Zersetzen des Bioplastiks in der Natur entsteht dann wieder CO2“, das erneut von Pflanzen aufgenommen werden kann.

Hört man Gübitz, Ribitsch und Nyanhongo zu, wird ein Leben ohne Plastik, jedenfalls ohne Einweg-Plastik vorstellbar. Oder immerhin : ein Leben mit abbaubarem Plastik. Und so war dann vielleicht unser Zeitalter des nicht-abbaubaren Plastiks eine „vorübergehende Erscheinung“.