Freisetzung von Schadstoffen in die Umwelt durch Desintegration von biologisch abbaubaren Kuststoffen

Abstract

Kunststoffe spielen eine wichtige Rolle in unserem Alltag. Sie werden unter anderem zum Verpacken von Lebensmitteln und Gebrauchsgegenständen benutzt. Aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften können sich giftige Substanzen in den verschiedenen Plastiktypen anreichern. Werden Kunststoffe nicht sachgemäß entsorgt, werden sie zu einem Problem, da konventionelle Kunststoffe in der Natur meist nur sehr langsam abgebaut werden. Kleinere Plastikpartikel können, als sogenanntes Mikroplastik, vor allem in der maritimen Umwelt, von Tieren irrtümlich als Nahrung angesehen werden und sich in ihnen anreichern. Die Anreicherung setzt sich über die Nahrungskette fort und letzten Endes können auch Menschen Mikroplastik über die Nahrung aufnehmen. Um diesen Problemen entgegenzuwirken wurden biologisch abbaubare Kunststoffe entwickelt. Zu den am weitesten verbreiteten Biokunststoffen zählen Poly lactic acid (PLA) zu deutsch Milchsäure und Stärke. Um die schlechteren mechanischen Eigenschaften, im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen, auszugleichen wird versucht, Biokunststoffe mit anderen (Bio)Kunststoffen zu mischen. Der Desintegrationsprozess beziehungsweise der Abbau der biologisch abbaubaren Biokunststoffe wird dabei durch DIN Normen genau definiert. Zur Überprüfung der Abbaubarkeit von Kunstoffen gibt es mehrere Verfahren, die genutzt werden. In dieser Arbeit wird auf die in den DIN Normen 14852, 14853, 14855-1, 14855-2 und 17556 genannten Verfahren eingegangen. Die am häufigsten verwendete Methode ist die Messung der CO2-Freisetzung bei der Desintegration. In der Praxis wird auch der Masseverlust sowie die optische Dokumentation genutzt, um den Abbau zu überwachen. Sind die Bedingungen unter denen die Tests nach DIN stattfanden nicht gegeben, kann der Abbau von Biokunststoffen länger dauern oder anders verlaufen als vorgesehen. So wurde festgestellt, dass bei dem Abbau von amorphem PLA in Deponien, aufgrund eines Mangels an Sauerstoff durch die anaeroben Bedingungen, auch Methan statt nur CO2 entsteht. Es gibt Hinweise darauf, dass sich unter nicht optimalen Abbaubedingungen Biokunststoffe wie konventionelle Kunststoffe verhalten und zu Mikroplastik zerfallen.

Plastics play an important role in our everyday life. They are used for various applications, especially for packaging food and consumer goods. Toxic substances can accumulate in plastic due to their chemical properties. Plastics can become an environmental problem if they were not disposed correctly, as conventional plastics usually decompose very slowly in nature. Smaller plastic particles, known as microplastics, especially in the maritime environment can be mistakenly regarded by animals as food and accumulate in them. The accumulation continues through the food chain. Therefore humans can also absorb microplastics through food. In order to overcome these problems, biodegradable plastics have been developed. The most common bioplastics are poly lactic acid (PLA) and starch. Compared to conventional plastics some bioplastics materials have poorer mechanical properties, hence , they were mixed with other (bio)plastics. The disintegration process and the biodegradation of the biodegradable bioplastics are defined by DIN standards. There are several methods used to test the biodegradability of plastics. In this paper, the procedures mentioned in the DIN standards 14852, 14853, 14855-1, 14855-2 and 17556 are discussed. The most common used method for biodegradation of plastics is the measurement of CO2 release during disintegration. However, the loss of mass and optical documentation were also used to monitor the disintegration. The degradation of bioplastics can take longer or proceed differently than intended if the conditions under which the DIN tests were carried out are not given. It was found that the degradation of amorphous PLA in landfills also produces methane instead of CO2 due to a lack of oxygen caused by the anaerobic conditions. There are indications that under non-optimal degradation conditions bioplastics behave in the same way as conventional plastics and decompose into microplastics.