Wie schnell biologisch abbaubare Schalen in natürlichen Umgebungen abbauen?

Grundlagen der Biologischen Abbaubarkeit von Materialien für Einweg-Schalen

Definition der Biologischen Abbaubarkeit: Wichtige Begriffe und Industriestandards für Einweg-Schalen

Wenn wir über Biologische Abbaubarkeit sprechen, betrachten wir im Grunde, wie gut ein Material unter der Einwirkung von Mikroben in Wasser, Kohlendioxid und organische Substanz zerfallen kann. Die Frage gewinnt besondere Relevanz bei jenen Einweg-Schalenverpackungen, die die Menschen nach dem Mittagessen wegwerfen. Um festzustellen, ob diese Produkte tatsächlich als biologisch abbaubar gelten, müssen Hersteller entweder die Norm ISO 14855 für aerobes Kompostieren oder ASTM D6400 für industrielle Kompostierbarkeit erfüllen. Laut diesen Richtlinien sollten sich die Materialien innerhalb von sechs Monaten zu mindestens 90 Prozent abbauen, wenn sie unter idealen Bedingungen bei Temperaturen von etwa 50 bis 60 Grad Celsius und einer Luftfeuchtigkeit von ebenfalls 50 bis 60 Prozent gehalten werden. Doch hier wird die Sache in der Praxis kompliziert. Die meisten als biologisch abbaubar gekennzeichneten Produkte berücksichtigen nicht, was außerhalb von Laboren passiert. Reale Faktoren wie unvorhersehbare Wetterbedingungen, fehlende geeignete Mikroben oder unzureichende Feuchtigkeitswerte können den Zersetzungsprozess erheblich verlangsamen oder sogar vollständig zum Stillstand bringen.

Häufig verwendete Biopolymere in Schalenverpackungen: PLA, PBAT, Zuckerrohrbagasse und Maisstärke

Vier Biopolymere dominieren die Produktion von Einweg-Schalenverpackungen:

• PLA (Polylactidsäure) : Aus Maisstärke gewonnen, baut sich PLA nur bei 58 °C in industriellen Kompostieranlagen effizient ab.
• PBAT (Polybutylensuccinat-terephthalat) : Ein auf Erdöl basierendes Polymer, das kompostierbar ist; wird häufig mit PLA gemischt, um die Flexibilität zu erhöhen.
• Zuckerrübenfasermasse : Ein faseriger Nebenprodukt der Zuckergewinnung, der unter kommerziellen Kompostierbedingungen innerhalb von 30–90 Tagen abgebaut wird.
• Maisstärkemischungen : Hybride Formulierungen, die bestimmte Temperatur- und Feuchtigkeitsniveaus benötigen, um die Zerstückelung einzuleiten.

Obwohl diese Materialien in Labortests gut abschneiden, hängt ihre Wirksamkeit in der Praxis von einer geeigneten Entsorgungsinfrastruktur ab. Beispielsweise können PLA-Schalenverpackungen auf Deponien bis zu 12–24 Monate lang bestehen bleiben, da kalte, sauerstoffarme Bedingungen den mikrobiellen Abbau hemmen.

Industrielles Kompostieren im Vergleich zu natürlichen Umgebungen: Unter welchen Bedingungen zerfallen Einweg-Clamshells tatsächlich?

Die besten industriellen Kompostieranlagen halten die Bedingungen genau richtig, damit ein schneller Abbau stattfinden kann. Dazu benötigen sie etwa 55 bis 70 Grad Celsius, eine Feuchtigkeit von rund 50 bis 60 Prozent und eine gute Luftzirkulation. Hingegen erreichen Hauskomposthaufen oder normale Böden diese Werte in der Regel nicht. Laut einer im vergangenen Jahr veröffentlichten Studie bauten sich aus PLA hergestellte Kunststoffbehälter in industriellen Kompostsystemen zu etwa 87 Prozent ab, während sie in normalem Gartenboden über einen Zeitraum von 18 Monaten lediglich zu 12 Prozent zerfielen. Gleiches gilt für Produkte aus Zuckrohrabfällen. Daher ist es kein Wunder, dass viele Artikel, die als „kompostierbar“ gekennzeichnet sind, letztendlich ewig herumliegen, sobald sie in die Natur geworfen werden, wo keine hochentwickelte Technik das Gleichgewicht aufrechterhält.

Abbaugeschwindigkeit von Clamshells in Erde, Kompost und Deponien

Die meisten Deponien schaffen anaerobe Bedingungen, da sie nicht über genügend Sauerstoff oder die richtige Mischung an Mikroben verfügen, die den natürlichen Abbau von Materialien unterstützen. Selbst Produkte, die als kompostierbar gekennzeichnet sind, wie solche aus PLA, PBAT oder Zuckrohrbagasse, können in diesen Umgebungen jahrelang bestehen bleiben. Studien deuten darauf hin, dass sich PLA innerhalb von zehn Jahren möglicherweise weniger als fünf Prozent abbaut. Ein aktueller Bericht aus dem Jahr 2022 ergab, dass Zuckrohrbagasse nach nur 18 Monaten in simulierten Deponiebedingungen immer noch etwa 70 Prozent seiner ursprünglichen Struktur beibehielt. Wenn organisches Material keinen Sauerstoff erhält, wandelt es sich zu Methan statt zu harmlosen Abbauprodukten. Das Problem ist offensichtlich: Was als kompostierbar zertifiziert ist, verhält sich oft ganz anders, sobald es in herkömmliche Abfallsysteme gelangt, wo die meisten Menschen ihren Abfall tatsächlich entsorgen.

Leistung in aquatischen und marinen Ökosystemen

Zersetzen sich Einweg-Clamshells im Wasser? Ergebnisse in Süßwasser- und Meeresumgebungen

Das Problem mit Clamshells aus PLA und PBAT besteht darin, dass sie sich in wässrigen Umgebungen kaum zersetzen. Damit diese Materialien sich wirklich abbauen, benötigen sie Temperaturen über 60 Grad Celsius, doch die meisten Seen, Flüsse und sogar Meerwasser liegen im Durchschnitt deutlich unter 20 Grad. Dadurch verlangsamt sich der Zersetzungsprozess um etwa das Dreifache. Einige Tests, die über 30 Monate unter marinen Bedingungen durchgeführt wurden, zeigten eigentlich etwas Schockierendes: Die PLA-Clamshells behielten nach dieser ganzen Zeit noch rund 94 % ihrer ursprünglichen Form – weit mehr, als es die Anforderungen für die Zertifizierung als marin biologisch abbaubar vorsehen, bei der normalerweise ein vollständiger Abbau innerhalb von sechs Monaten gefordert wird. Im Grunde bedeutet dies, dass diese sogenannten Biokunststoffe derzeit einfach nicht geeignet sind, sich natürlich in unseren Wassersystemen abzubauen.

Umweltauswirkungen von Schalenmüll auf aquatische Ökosysteme und Wildtiere

Teilweise zersetzte Schalenstücke nehmen Schadstoffe in einer Konzentration auf, die etwa das 80- bis 120-fache der in normalem Meerwasser vorkommenden Konzentration beträgt, wodurch sie zu gefährlichen Trägern in den Nahrungsketten der Ozeane werden. Meeresschildkröten verwechseln diese kleinen Plastikteilchen oft mit Quallen oder Plankton, und Forscher haben sie in den Mägen von etwa 8 von 10 untersuchten Meeresschildkröten gefunden. Die neuesten Überwachungsberichte zeigen, dass biologisch abbaubare Verpackungen mittlerweile etwa 18 % aller an gemäßigten Küsten angespülten Abfälle ausmachen, was tatsächlich 7 Prozentpunkte mehr als im Jahr 2020 ist. Wenn Mikroplastik aus Schalen in Meeresböden eingetragen wird, verändert sich die chemische Zusammensetzung und die Überlebensraten junger Korallen sinken bei fast zwei Dritteln der bisher untersuchten Riffarten. Diese Art von Schäden beeinträchtigt erheblich, wie gut marine Ökosysteme sich von Störungen erholen können.

Herausforderungen der realen Entsorgung und das Management von Lebensuntergang

Unterschiede zwischen Laborklagen und der tatsächlichen Entsorgung: Temperatur, Feuchtigkeit und Einschränkungen des Zugangs von Mikroben

Biologisch abbaubare Muschelschalen werden zertifiziert, nachdem sie Tests in Laboren bestanden haben, in denen die Temperaturen bei 60 Grad Celsius und 60% Luftfeuchtigkeit liegen. Aber die Ergebnisse aus der realen Welt erzählen eine andere Geschichte. Industrienummern aus dem Jahr 2023 zeigen, dass weniger als 15 Prozent tatsächlich innerhalb der von den Herstellern versprochenen Zeitrahmen zerfallen, wenn sie in den normalen Müll geworfen werden. Die meisten Kompostanlagen in Städten haben Schwierigkeiten, das ganze Jahr über eine stabile Temperatur zu halten. Wenn diese Gegenstände tief in Deponien begraben werden, bekommen sie nicht genug Luft oder Kontakt zu Mikroben, die für die Zersetzung benötigt werden. Die Realität ist ziemlich schockierend: Diese PLA-Container können 18 bis 24 ganze Monate lang auf Deponien bleiben, anstatt die 12 Wochen, die die Unternehmen auf der Verpackung behaupten. Es gibt nur diesen großen Unterschied zwischen dem, was in kontrollierten Umgebungen passiert, und den tatsächlichen Entsorgungssituationen, was die Leute dazu bringt, sich zu fragen, ob diese Produkte wirklich der Umwelt helfen.

Recycling, Kompostierungsinfrastruktur und unbeabsichtigte Umweltfreisetzung von Einweg-Clamshells

Nur zwölf Prozent der amerikanischen Städte nehmen kompostierbare Schalenbehälter über reguläre Abholsysteme an, während weniger als ein Prozent der Recyclinganlagen in der Lage sind, diese mehrschichtigen Biokunststoffbehälter zu verarbeiten. Aufgrund dieser Lücke in unseren Systemen landen etwa dreiundsechzig Prozent dessen, was als „biologisch abbaubar“ gekennzeichnet ist, letztendlich auf Deponien oder treiben in Gewässern. Diese Materialien bleiben genauso lange erhalten wie herkömmlicher Kunststoff, wenn sie nicht ausreichend Sauerstoff erhalten. Ein Blick auf den asiatisch-pazifischen Raum zeigt dort ähnliche Entwicklungen. Küstenregionen weisen eine Ansammlung dieser Schalenbehälter in einer Rate auf, die um etwa dreißig Prozent über den Laborergebnissen liegt. Warum? Hauptsächlich, weil Abfälle nicht ordnungsgemäß getrennt werden und es nicht genügend zugängliche Kompostieranlagen gibt. Die Schlussfolgerung bleibt dennoch klar: Solange wir unsere Infrastruktur nicht in Ordnung bringen, nützen alle guten Absichten bei der Entwicklung biologisch abbaubarer Verpackungen wenig, wenn diese weiterhin jahrelang unsere Umwelt verschmutzen.