Den Spieß umdrehen: Wie Biokunststoffe die Klimakrise verändern könnten

Von der Universität Utrecht, 30. April 2023

Forscher gehen davon aus, dass eine zirkuläre Bioökonomie unter Verwendung biobasierter Rohstoffe die Umweltauswirkungen des globalen Kunststoffsektors erheblich reduzieren kann. Während hohe Treibhausgasemissionspreise und Kreislaufstrategien nicht ausreichen, könnte die Kombination dieser mit biobasierten Rohstoffen, emissionsfreiem Strom und hochwertigem Recycling den Sektor möglicherweise in eine Kohlenstoffsenke verwandeln. Dies erfordert jedoch ein verbessertes Abfallmanagement, ein kreislauforientiertes Produktdesign und eine stärkere Nutzung des chemischen Recyclings.

Eine zirkuläre Bioökonomie kann die Auswirkungen des schnell wachsenden Kunststoffsektors auf Klima, Umweltverschmutzung und Ressourcenverbrauch drastisch eindämmen. Unter der aktuellen Politik wird sich die weltweite Kunststoffproduktion bis zum Jahr 2100 voraussichtlich verdreifachen. Heute ist der Kunststoffsektor für fast 5 % aller Treibhausgasemissionen verantwortlich. Durch die Versorgung einer kreislauforientierten, biobasierten Kunststoffindustrie mit emissionsfreiem Strom und die Vermeidung der Müllverbrennung könnte sich der Sektor sogar zu einer Art Kohlenstoffsenke entwickeln. Zu diesem Schluss kommt ein Artikel in der Zeitschrift Nature, der kürzlich von Forschern der Universität Utrecht, der niederländischen Umweltbewertungsagentur (PBL), der niederländischen Vereinigung für nachhaltige Energie (NVDE) und der niederländischen Organisation für angewandte wissenschaftliche Forschung (TNO) veröffentlicht wurde.

Keines der Modelle, die für die Berichte des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC) verwendet wurden, hat die Details der Kunststoffindustrie detailliert dargelegt. Daher entwickelten die Forscher ein neues Modell, um vier Szenarien für den globalen Kunststoffsektor zu untersuchen. Dabei zeigte sich, dass ein hoher Preis für Treibhausgasemissionen zur Erreichung des Zwei-Grad-Ziels des Pariser Klimaabkommens allein nicht ausreicht, um den Kunststoffsektor zum Umstieg von fossilen Rohstoffen auf biobasierte Rohstoffe und eine Kreislaufwirtschaft zu bewegen. Die Klimapolitik kann sogar zu mehr Plastikdeponien führen, da sie CO2-Emissionen vermeidet und billiger ist als andere Formen der Abfallbehandlung.

Ein Szenario mit stärker auf eine Kreislaufwirtschaft im Kunststoffsektor ausgerichteten Maßnahmen (einschließlich strengerer Anforderungen an das Produktdesign und die Standardisierung von Kunststoffarten) würde das Recycling von Kunststoffabfällen erheblich steigern, den Ressourcenverbrauch senken und die CO2-Emissionen des Kunststoffsektors bis 2050 weiter reduzieren. Gleichzeitig wird eine großflächige Entsorgung auf Mülldeponien verhindert. Das alleinige Streben nach Kreislaufwirtschaft würde jedoch weitere Emissionsreduzierungen in der zweiten Hälfte des Jahrhunderts begrenzen, da die Rolle von Kunststoffen für die biogene (und damit nicht-fossile) Kohlenstoffspeicherung nicht ausreichend genutzt wird. Darüber hinaus stehen nicht genügend Kunststoffabfälle zur Verfügung, um den wachsenden Kunststoffbedarf durch Recycling zu decken. Daher ist eine vollständige Kreislaufwirtschaft im Kunststoffsektor nur möglich, wenn die Nachfrage nach Kunststoffen gedrosselt wird.

Ein Kreislaufkunststoffsektor, der auch biobasierte Rohstoffe nutzt, bietet erhebliche Chancen, durch biogene Kohlenstoffspeicherung negative Emissionen zu erzielen. Eine Kombination aus biobasierten Rohstoffen mit emissionsfreiem Strom, hochwertigem Recycling und einer Minimierung der Müllverbrennung könnte den Sektor möglicherweise zu einer Kohlenstoffsenke machen. Bis 2050 könnten 13 % der derzeit zur Energieerzeugung genutzten Biomasse als Rohstoff für Kunststoffe genutzt werden. Kunststoffe mit langer Lebensdauer, wie zum Beispiel Baumaterialien, stellen den größten Kunststoffvorrat der Erde dar. Die Herstellung dieser Materialien aus biobasierten Rohstoffen würde zu negativen Nettoemissionen führen. Wenn alle bis zum Jahr 2100 kumulativ produzierten Kunststoffe biobasiert wären und eine Lebensdauer von Jahrzehnten oder sogar Jahrhunderten hätten, könnten wir theoretisch das Neunfache der aktuellen jährlichen energiebedingten Treibhausgasemissionen erreichen.

Um einen hohen Recyclinganteil zu erreichen, benötigen wir verbesserte Abfallsammel- und Sortierprozesse sowie ein kreislauforientiertes Produktdesign. Darüber hinaus muss die Industrie verstärkt auf chemisches Recycling zurückgreifen, um die Versorgung mit hochwertigem Kunststoff aufrechtzuerhalten. Dabei werden die Verunreinigungen entfernt und hochwertige Rohstoffe für neue Kunststoffe bereitgestellt. Beim mechanischen Recycling werden Kunststoffe zur Wiederaufbereitung zu Partikeln gemahlen, wodurch die Qualität des Kunststoffs verringert wird und möglicherweise Verunreinigungen zurückbleiben, wodurch mechanisch recycelter Kunststoff für Anwendungen wie Lebensmittelverpackungen ungeeignet wird.

Referenz: „Plastic Futures and Their CO2 Emissions“ von Paul Stegmann, Vassilis Daioglou, Marc Londo, Detlef P. van Vuuren und Martin Junginger, 7. Dezember 2022, Nature.DOI: 10.1038/s41586-022-05422-5