BAWIU – Biologisch abbaubare Werkstoffe in der Umwelt : Forschungsprojekt über den Einfluss und Nachweis von biologisch abbaubaren Werkstoffen in der Umwelt

Vor dem Hintergrund der zunehmenden Umweltbelastung durch Kunststoffe und der Unsicherheiten rund um biologisch abbaubare Werkstoffe (BAW) verfolgt das Projekt «Biologisch abbaubare Werkstoffe in der Umwelt» (BAWIU) das Ziel, deren Einfluss auf die Umwelt differenziert zu analysieren und geeignete Nachweismethoden zu entwickeln – basierend auf Literaturrecherche, Marktanalyse und experimenteller Laborarbeit. Überblick zum aktuellen Stand von BAW in der Schweiz: Im Jahr 2022 betrug die rückgemeldete Menge der in Umlauf gebrachten BAW-Produkte in der Schweiz gemäss Umfrage 8600 t. Im Vergleich zu den Daten der Vorgängerstudie von 2016 (3000 t) entspricht dies einer Steigerung um den Faktor 2.9. Im Verhältnis zum gesamten Kunststoffverbrauch in der Schweiz, der jährlich etwa 1 Million Tonnen beträgt, machen BAWProdukte mengenmässig zwar nur einen kleinen Anteil aus. Dennoch ist ihre Bedeutung nicht zu unterschätzen – insbesondere im Hinblick auf ökologische Innovationen, neue Materialentwicklungen und die zunehmende Nachfrage nach nachhaltigen Alternativen. Der Grossteil der BAW-Produkte (85 %) wird über den Business-to-Business-Sektor (B2B) an Gastronomiebetriebe, einschliesslich Take-away, geliefert – darunter fallen Artikel wie Teller oder Besteck. Weitere 10 % entfallen auf Produkte aus dem Detailhandel, insbesondere Lebensmittelverpackungen und Kompostbeutel. Die verbleibenden 5 % verteilen sich auf Kleinmengen aus verschiedenen Branchen, darunter Verpackungen, Materialneuheiten, Haushaltsbedarf und Hygieneprodukte. Das neu erstellte Verzeichnis der Akteure – darunter Importeure, Händler, Innovationsunternehmen, Bildungsinstitutionen und Interessenverbände – umfasst insgesamt 124 Einträge, von denen 26 Akteure die Umfrage vollständig ausgefüllt haben. Die Umfrage wurde im Zeitraum 2022 bis 2024 durchgeführt mit Erhebungsjahr 2022. Die grösste Materialgruppe stellen cellulosebasierte Materialien mit 74 %, gefolgt von PLA mit 21 % und PBAT mit 4 %. Die übrigen 2 % entfallen auf sonstige Materialien. Von der Gesamtmenge von 8600 t wird geschätzt, dass 1077 t (13 %) über die Grüngutschiene entsorgt werden. Der überwiegende Rest gelangt in die energetische Verwertung, also in die Kehrichtverbrennung. Es besteht Bedarf an einer Verbesserung der Datenlage, insbesondere hinsichtlich der Materialdeklaration und der Stoffströme. Eine Koordination der Entsorgungsmöglichkeiten im Bereich Verwertung und Recycling ist notwendig, um die Rückführung geeigneter Materialien zu verbessern und Fehlwürfe zu reduzieren. Normen, Labels und Regulationen: In der Schweiz gibt es bislang nur wenige konkrete Vorschriften, die BAW betreffen. Die EU hingegen hat in den letzten Jahren eine umfassende Strategie für den Umgang mit Kunststoffen entwickelt, die auch die Verwendung von BAW regelt. Diese orientiert sich stark an der Abfallhierarchie. Die Reduktion des Konsums kurzlebiger Produkte, eine Erhöhung der Lebenszeit von Produkten, Wiederverwendbarkeit, Reparatur oder gemeinsame Nutzung von Produkten erhalten eine höhere Priorität als der Ersatz durch biologisch abbaubare Materialien. BAW sollen in der EU nur angewandt werden, wenn sich durch ihren Einsatz eine geringere Umweltbelastung oder ein sonstiger Vorteil ergibt. Dies ist z. B. der Fall, wenn der Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt nicht verhindert werden kann. Zur Beurteilung der Umweltbelastung sollen Ökobilanzen verwendet werden. Um Handelshemmnissen vorzubeugen, orientiert sich die Schweiz im Bereich Kunststoff an den Regulationen der EU. Da EU-Regulationen für die Schweiz nicht rechtsbindend sind, können gut etablierte Branchenlösungen wie der Gitterdruck als Kennzeichnung von BAW weiterhin angewandt werden. Zur Sicherstellung der Umweltverträglichkeit sowie der Prozessverträglichkeit von BAW z. B. auf Grüngutanlagen sollten vorhandene Normen überarbeitet und weitere Normen erarbeitet werden. Zertifizierungsprogramme und Labels sollten harmonisiert werden und stets auf anwendungsspezifischen Normen basieren. Bei der Verwertung von BAW sollten Nutzungsaspekte stärker berücksichtigt werden: sie sollten nur dann in Grüngutanlagen verwertet werden, wenn sich Vorteile für die Logistik, für die Verwertungstechnologie oder für die Produkte (Recyclingdünger) ergeben. Weiterer Handlungsbedarf besteht hinsichtlich einer einheitlichen und leicht verständlichen Kennzeichnung von BAW sowie einer Informationspflicht gegenüber Verbrauchern. Angedacht und in der EU ab 2028 vorgesehen sind z.B. Entsorgungshinweise, welche mit einfach verständlichen Piktogrammen den korrekten Entsorgungsweg aufzeigen. Nach Ansicht der Autoren/-innen sind Entsorgungshinweise für die Verbraucher/-innen wichtiger als Angaben zur Abbaubarkeit, da letztere zu ungewollten Fehlwürfen führen können. Aktuell werden durch die Plattform Compostable by Design (CbDP) und die Fachgruppe Biokunststoffe von Swiss Recycle unter Mitarbeit relevanter Akteure in der Schweiz und der EU Rahmenbedingungen geschaffen für ein nachhaltiges Design, die sichere und umweltgerechte Verwertung und die Kennzeichnung und Kommunikation von BAW. Die Plattform Safe and Sustainable by Design (SSbD) schafft entsprechende Rahmenbedingungen für Materialien und Produkte auch über den Rahmen von BAW hinaus. Gruppierung und Charakterisierung von BAW: Da keine einheitliche und vollständige Klassifikation für BAW vorliegt, wurde eine neue Systematik erarbeitet, die sowohl die Produktebene (Anwendungskontext) als auch die Materialebene (stoffliche Eigenschaften) umfasst. Die Abklärungen zeigen, dass eine differenzierte, mehrdimensionale Systematik nötig ist, um die komplexen Eigenschaften von BAW Produkten abzubilden. Besonders cellulose- und stärkebasierte Materialien bilden grosse Gruppen, die für eine gezielte Beurteilung feinere Klassierungen benötigen. Die neu vorgeschlagene Gruppierung berücksichtigt vielfältige Kriterien wie Materialart, Form, Wiederverwendbarkeit, Verschmutzungsgrad, visuelle Erkennbarkeit, Abbaurate und biogenes Potenzial. Durch die Einbindung der Rückmeldungen der Akteure (Kapitel 2) konnte die Systematik zudem praxisnah und anwendungsorientiert gestaltet werden. Für die Bewertung der Relevanz von BAW-Produkten ist die Kenntnis der Eintragspfade und -mengen konventioneller Kunststoffe in die Umwelt grundlegend. Ziel der folgenden Analyse ist es daher, potenzielle Substitutionsmöglichkeiten durch BAW zu identifizieren und zu bewerten. Die Analyse der Eintragspfade von Kunststoffen in den Boden basiert auf einer Literaturrecherche mit dem Ziel, Potenziale für die Substitution konventioneller Kunststoffe durch BAW zu identifizieren. In Bezug auf die Hauptfreisetzungsquellen ist zu erkennen, dass die grösste Freisetzung von (konventionellen) Kunststoffen im Zusammenhang mit Strassen (insbesondere Reifenabrieb) entsteht. Es folgen Freisetzungen, die rund um den Bau, den Abbruch und die Nutzung von Gebäuden und Sport-/Spielplätzen entstehen. Freisetzungen in der Landwirtschaft, aus Haushalten und dem Gewerbe setzen die Liste fort. Für die Bewertung von Substitutionspotenzialen sind jedoch weniger die Freisetzungsquellen als vielmehr die tatsächlichen Einträge in die Umwelt massgeblich, da Rückhaltemechanismen ein wirksames Instrument zur Minderung der Umweltbelastung darstellen können. In diesem Zusammenhang besteht ein erheblicher Bedarf an verlässlichen Daten zu Freisetzung, Rückhaltemechanismen und den resultierenden Einträgen. Ein zentraler Ansatzpunkt bleibt die Bekämpfung von Littering. Besonders Kunststoffe, deren Eintrag diffus erfolgt und die keinem Rückhaltemechanismus unterliegen, wie z. B. Mikroplastik (MP), sind vorrangige Kandidaten für eine Substitution durch BAW. Ein zentrales Ergebnis der Literaturauswertung zur biologischen Abbaubarkeit von BAW ist die Diskrepanz zwischen der potenziellen Abbaubarkeit von Materialien und deren tatsächlichem Verhalten in der Umwelt. Die Heterogenität der Testbedingungen, die Vielfalt an Polymerblends und Additiven sowie die Unterschiede zwischen Material- und Produktebene erschweren eine standardisierte Bewertung. Die analysierten Studien zeigen, dass unter Freiluftbedingungen für keines der untersuchten Materialien ein gesicherter vollständiger Abbau nachgewiesen werden konnte. Einzig PHA (PHB) sowie eine Studie zu einem PBAT/PLA-Blend zeigen einen Abbaugrad, der sich im Bereich des Zielwertes bewegt. Im Boden ist gemäss Literaturrecherche nur PHA (PHB) bedenkenlos abbaubar. Für PBAT und PBS ist ein teilweiser Abbau dokumentiert. In der Heimkompostierung ist PHA gut abbaubar. Auch PLA, PBAT – einzeln oder als Blend PLAStärke/PBAT-Stärke/PLA-PBAT – sowie PBS zeigen einen gewissen Abbau, erreichen jedoch in der Regel nicht die für eine Zertifizierung geforderten Abbauraten. In industriellen Kompostierungsanlagen gelten die meisten untersuchten Materialien als abbaubar. Neuere Studien zeigen jedoch, dass nicht alle Materialien unter höheren Temperaturen (thermophile Prozessführung) besser abgebaut werden. Dies betrifft insbesondere PHA (PHB) sowie PBAT-Stärke-Blends. In Vergärungsanlagen wird unter mesophilen Bedingungen einzig PHA verlässlich abgebaut. Unter thermophilen Bedingungen sind PLA sowie PBAT/PLA-Blends gut abbaubar. PHA und PBAT-Stärke-Blends zeigen einen gewissen Abbau, während PBAT und PBS ungenügend abgebaut werden. Der Einsatz ohne Rückholung bestimmter BAW-Produkte wie z. B. PLA-Mulchfolien wird unter Schweizer Klimabedingungen aus vorsorglicher Sicht derzeit nicht empfohlen, da der biologische Abbau bei tiefen Temperaturen unzureichend ist und Rückstände im Boden verbleiben können. Die laufende Forschung zum Abbau unter realistischen Umweltbedingungen ist von zentraler Bedeutung und sollte in zukünftige Bewertungen einbezogen werden, um fundierte Fortschritte zu ermöglichen. Dies betrifft neben Umwelt- und Materialfaktoren auch Produkteigenschaften, da der Abbau fertiger Produkte (z. B. kompletter Kompostbeutel) von den Ergebnissen aus Labortests mit zerkleiner