NABU-Forderungen zur Anwendung
Biologisch abbaubare Kunststoffe in der Landwirtschaft
Kunststoffe, die in der Landwirtschaft und im Gartenbau eingesetzt werden, sollten möglichst wieder eingeholt und dem Recycling zugeführt werden. Das Recycling von Kunststoffen ist umweltfreundlicher als die Kompostierung von bioabbaubaren Kunststoffen, denn bei der Kompostierung entstehen weder Humus noch pflanzenverfügbare Nährstoffe. Auch ist das Material nach einmaligem Einsatz nicht weiter nutzbar. Dagegen wird der Kunststoff beim Recycling weiterhin im Kreislauf gehalten.
In der landwirtschaftlichen Praxis – wie auch in Fischerei und Waldwirtschaft – gibt es jedoch Anwendungen, bei denen die Kunststoffe zwar eigentlich nicht auf dem Boden verbleiben sollen, in der Praxis aber nachweislich nicht wieder (vollständig) eingeholt werden. Beispiele sind Fragmente von Mulchfolien oder kleinteilige Pflanzhilfen, die zu klein oder zu sehr mit der Erde verbunden sind wie Pflanzenbefestigungs-Clips, Bänder oder Erdnägel. Auch gibt es Anwendungen von Kunststoffen, bei denen diese ganz bewusst in den Boden eingetragen werden. Das betrifft mit Kunststoffbeschichtungen umhüllte Düngemittel, die eine kontrollierte Nährstoffabgabe ermöglichen, oder umhülltes Saatgut. Hier können bioabbaubare Kunststoffe mitunter eine Lösung sein, wenn sie den jeweiligen Abbaubedingungen vor Ort (Temperatur, Feuchtigkeit etc.) entsprechen.
In der EU treten zwischen 2023 und 2035 diverse Verbote bezüglich bewusst eingesetztem Mikroplastik in Kraft:
- Düngeprodukte dürfen ab dem 13. Oktober 2028 kein Mikroplastik mehr enthalten.
- Pflanzenschutzmittel und mit Pflanzenschutzmitteln behandeltes Saatgut dürfen ab dem 13. Oktober 2031 kein Mikroplastik mehr enthalten.
Erlaubt bleiben nur abbaubare Polymere. Hier ist noch Forschung und Entwicklung nötig.
NABU-Factsheet zu Kunststoff-Emissionen zum Download
Datei-Pfad aus Imperia:
Download-Beschreibung: NABU-Factsheet zu Kunststoff-Emissionen in Landwirtschaft und Gartenbau (05/21)
Download-Link: /imperia/md/content/nabude/konsumressourcenmuell/210521-nabu_factsheet_mp_boeden.pdf
Biologisch abbaubare Kunststoffe – eine Begriffserklärung
Kunststoffe sind Polymere und alle Kunststoffe zerfallen beziehungsweise fragmentieren mit der Zeit in Mikroplastik. Je nachdem, wo sie sich befinden und welchen Einflüssen sie ausgesetzt sind, geschieht dies schneller oder langsamer. Einige Kunststoffarten können sich darüber hinaus auch vollständig zersetzen, das heißt biologisch abbauen: Diese biologisch abbaubaren Kunststoffe können sowohl aus fossilen als auch aus nachwachsenden Rohstoffen (z. B. Mais oder Zuckerrohr) hergestellt werden (siehe Abbildung). Beim Abbau werden die organischen Bestandteile der Polymere durch Mikroorganismen umgewandelt. Unter aeroben Bedingungen (unter Sauerstoffzufuhr wie beispielsweise auf einem Acker oder bei der Kompostierung) werden sie vor allem zu Wasser, Kohlenstoffdioxid und Biomasse umgewandelt. Unter anaeroben Bedingungen (ohne Sauerstoffzufuhr wie in einer Biogasanlage) auch zu Methan. Bioabbaubare Kunststoffe sind Nahrung für Mikroorganismen. Sie sind zusammen mit Umgebungstemperatur, Wassergehalt, Nährstoffverfügbarkeit und pH-Wert entscheidend für den Abbau und die Abbau-Geschwindigkeit.
So wie Kunststoff nicht gleich Kunststoff ist, ist Abbaubarkeit nicht gleich Abbaubarkeit. Vielmehr schwanken die Abbauzeiten sehr stark, je nachdem welchen bioabbaubaren Kunststoff man betrachtet und wie die Umgebung ist, in der sich der Abbau vollziehen soll. Daher gibt es verschiedene Zertifizierungen für den biologischen Abbau von Kunststoffen. Die bekannteste ist der Standard für die Kompostierung von Kunststoff-Verpackungen in einer industriellen Kompostierungs- oder Vergärungsanlage (Biogasanlage) nach der europäischen Norm EN 13432 (wurde auf bioabbaubare Kunststoffe allgemein in der EN 14995 erweitert). Diese schreibt einen biologischen Abbau von mindestens 90 Prozent innerhalb von sechs Monaten bei circa 60 Grad Celsius Temperatur in der Anlage vor (sowie eine Fragmentierung, also einen Zerfall des Kunststoffs in kleine Partikel, innerhalb von zwölf Wochen).
Verpackungen und auch Produkte wie Plastik-Einweggeschirr, die diese Norm erfüllen, werden sehr oft als „bioabbaubar“ oder „kompostierbar“ beworben, was zu Missverständnissen führen kann. Diese Produkte dürfen trotz der Bezeichnungen nicht in der Natur oder auf dem Gartenkompost landen, denn es geht hier um den Abbau in einer industriellen Anlage mit vielen Mikroorganismen und sehr hohen Temperaturen. In der Natur herrschen ganz andere Bedingungen. In der Biotonne sind die nach EN 13432 zertifizierten Verpackungen oder Produkte allerdings auch nicht erlaubt, da sie keine wertgebenden Inhaltsstoffe enthalten, die die Qualität des Komposts als Dünger und Bodenverbesserer verbessern würden. Einzige Ausnahme sind bioabbaubare Beutel für Bioabfälle, die in manchen Kommunen in der Biotonne erlaubt sind, weil dadurch mehr Bioabfälle getrennt gesammelt werden.
Zertifizierungen für biologische Abbaubarkeit im Boden
Der biologische Abbau an sich und die Geschwindigkeit, in der er sich vollzieht, sind von der Umgebung abhängig (siehe oben). Daher macht es einen Unterschied, ob ein bioabbaubarer Kunststoff in einer industriellen Anlage, auf dem Heimkompost im Garten, auf dem Acker, im Wald, im Süßwasser-See, in der Tiefsee oder auf dem Straßenasphalt abbauen soll. Für viele Orte beziehungsweise Umweltumgebungen gibt es bereits Zertifizierungen, aber nicht für alle (eine gute Übersicht bietet das Projekt BioSinn des nova Instituts).
Für den Abbau im Boden, im Sinne eines Ackers oder Feldes, gibt es folgende Zertifizierungen:
- DIN CERTCO zertifiziert mit dem Label „DIN-geprüft Biodegradable in Soil” entsprechend der Norm DIN EN 17033. Das Label gibt es explizit nur für Mulchfolien, nicht für Verpackungen, Beutel oder andere Anwendungen. Die Norm DIN EN 17033 bezieht sich auf den biologischen Abbau von Mulchfolien im Boden (Anwendung Landwirtschaft und Gartenbau). Innerhalb von maximal 24 Monaten müssen bei einer konstanten Temperatur zwischen 20 und 28 Grad Celsius mindestens 90 Prozent des Materials der Mulchfolie in CO2 umgewandelt werden (Zehn Prozent werden Biomasse der Mikroorganismen).
- Über Mulchfolien hinaus geht der TÜV Austria mit der Zertifizierung „OK biodegradable SOIL“. Hier wird die Norm EN 13432 (siehe oben) als Basis genutzt und für die Abbauumgebung Boden angepasst: Hier müssen mindestens 90 Prozent des Kohlenstoffs im Kunststoff erst nach zwei Jahren statt nach sechs Monaten in CO2 umgesetzt sein. (TÜV Austria bietet für diverse Umweltumgebungen Standards und Zertifizierungen an, von der industriellen Kompostierung bis zu Meereswasser, wobei letzteres als teilweise als noch nicht ausgereift angesehen wird.)
Die Zertifizierungen für den Boden als Abbauumgebung können nicht auf versiegelte Flächen wie Asphalt angewendet werden und auch nicht auf den Waldboden. Für beides existieren (noch) keine Zertifizierungssysteme. Der Abbau vollzieht sich im Wald, laut nova-Institut, wegen der fehlenden Mikroorganismen und heterogener Waldbodenarten viel langsamer als auf landwirtschaftlich genutzten Böden.
Abbaubarkeit im Praxisversuch
Untersuchungen zur Abbaubarkeit von verschiedenen Polymeren zeigen, dass sich der Abbau im Boden wesentlich langsamer vollzieht als in einer industriellen Kompostierungsanlage. So lag die Zeit bis zum vollständigen Abbau für die Polymere PHA, PCL, TPS, PBST und PBAT bei sechs bis sieben Monaten, in der Kompostierungsanlage zeigte sich ein signifikanter Abbau bereits nach 30 bis max. 80 Tagen (siehe NABU-Studie Anhang IV). Bei PLA, der meistverkaufte bioabbaubare Kunststoff, gibt es besonders große Unterschiede zwischen der Abbaubarkeit in der Kompostierungsanlage und in natürlichen Umgebungen. Der Grund ist, dass bei PLA der erste Abbauschritt, die Hydrolyse (Spaltung einer chemischen Verbindung), erschwert ist, weil der Kunststoff hierfür im Gegensatz zu anderen bioabbaubaren Polymeren anscheinend sehr hohe Temperaturen benötigt, die in einer natürlichen Umgebung nicht vorzufinden sind.
Untersuchungen im Labor stellen die Abbaubbedingungen im Boden nur nach, es gibt aber auch Feldversuche in realen Böden: In Frankreich wurde nach 24 Monaten ein vollständiger Abbau der Proben von PHB, PCL, PCL/TBS und Zellophan bei Bodentemperaturen von circa 10 bis 14 Grad Celsius festgestellt. PLA hatte sich – wie bereits in den Laborversuchen – kaum zersetzt. Auch in Griechenland konnten nur geringe Zersetzungserscheinungen bei PLA-Film- und PLA-Faserproben festgestellt werden. In China wiederum bauten sich sowohl PBTA als auch PLA-Filmproben nach maximal vier Monaten ab, was gegebenenfalls auf die künstliche Bewässerung des Bodens oder die Zerkleinerung der Folien als Filmprobe zurückzuführen ist. Das zeigt, wie unter ähnlichen Umweltbedingungen dennoch die Geschwindigkeit des biologischen Abbaus für verschiedene Produkte oder Materialien variieren kann.
Die Labor- und Feldversuche zeigen, dass die Bewertung von abbaubaren Kunststoffen sehr komplex ist: in der Kompostierungsanlage, wo überall relativ konstante und ähnliche Bedingungen vorherrschen, bauen die verschiedenen Polymere unterschiedlich schnell ab. Langsamer bauen sie in natürlichen Umgebungen ab, sowohl simuliert im Labor als auch auf dem echten Acker. Auf dem echten Acker herrschen allerdings – anders als in der industriellen Anlage oder im Labor an unterschiedlichen Orten auch unterschiedliche Bodenbedingungen vor. So variieren hier die Abbauzeiten ein und desselben Polymers noch einmal.
Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass sich im Boden – bei guten Bedingungen – stärke-basierte Polymere, PHA, PCL, PBAT und PBSA nach etwa zwölf Monaten abgebaut haben. Bei PLA variieren die Ergebnisse in echtem Boden – wie im Labor – allerdings stark: vom Abbau innerhalb von vier Monaten bis zu gar keinem Abbau während der Untersuchungszeit. Zwar baut sich PLA auch irgendwann ab, als Anwendungsprodukte kämen dann aber nur sehr langlebige Produkte in Frage, bei denen es ein Vorteil wäre, dass sich PLA in der freien Natur nur sehr langsam über Jahre hinweg abbaut.
NABU-Einschätzung
Der NABU fordert nicht, die Kunststoffnutzung in Landwirtschaft und Gartenbau zu verbieten. Die Nutzung ist in vielen Fällen auch für den Naturschutz wichtig, wenn beispielsweise Kunststoffnetze über Obstbäumen Vögel vom Baum fernhalten und so weniger giftige Pestizide ausgebracht werden oder mit umhüllten Düngemitteln seltener und zielgenauer gedüngt wird. Der NABU fordert einen bedachten und sinnvollen Einsatz von Kunststoffen, einschließlich bioabbaubarer Kunststoffe.
Für Verpackungen stellen bioabbaubare Kunststoffe für den NABU keine Alternative zu recyclingfähigen Kunststoffverpackungen dar: Rohstoffe sollten so lange wie möglich im Kreislauf gehalten werden. In Landwirtschaft oder auch der Fischerei gibt es aber auch für den NABU Anwendungen, wo bioabbaubare Kunststoffe Teil der Lösung gegen die zunehmende Verunreinigung der Böden sein können. Dabei ist allerdings sehr wichtig, dass abbaubare Materialien und Produkte entwickelt werden, die unter den vorherrschenden Bodenbedingungen tatsächlich abbauen und dass die Abbaugeschwindigkeit genau an die Nutzungsphase der entsprechenden Anwendung angepasst ist.
Wenn Mikroplastik aus den Böden durch zum Beispiel Regen in angrenzende Gewässer ausgeschwemmt wird, muss außerdem die Abbauleistung auch auf den Abbau in Gewässern abgestimmt sein. Grundsätzlich zeigen bioabbaubare Kunststoffe – mit Ausnahme von PLA und den Polyestern PBS und PBAT – allerdings eine bessere Abbaubarkeit im wässrigen Milieu als im Boden. Dennoch sollte dieser Aspekt bei der Auswahl von Materialien berücksichtigt werden.
Im Folgenden werden einzelne Produkte und Anwendungen in Landwirtschaft und Gartenbau vorgestellt, bei denen der Einsatz von bioabbaubaren Kunststoffen aus Sicht des NABU sinnvoll sein kann:
Einsatzmöglichkeiten für bioabbaubare Kunststoffe in Landwirtschaft und Gartenbau
Zum Download
Datei-Pfad aus Imperia:
Download-Beschreibung: Studie von Fraunhofer UMSICHT und Ökopol im Auftrag des NABU: „Kunststoffe in der Umwelt: Emissionen in landwirtschaftlich genutzte Böden“ - Zusammenfassung (11/21)
Download-Link: /imperia/md/content/nabude/konsumressourcenmuell/211102-mp-boeden-studie_nabu-zusammenfassung_nabu_final.pdf