Stroh statt Styropor

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Verpackungsmaterialien der Zukunft

Zwischen 1950 und 2015 wurden laut Plastikatlas 2019 weltweit 8,3 Milliarden Tonnen Plastik produziert – gigantische Mengen, von denen der weitaus größte Teil Verpackungsmaterialien sind. Weniger als 10 Prozent davon werden wiederaufbereitet. Der restliche Kunststoff landet auf dem Müll und belastet die Umwelt über lange Zeiträume hinweg. Klassische Kunststoffe, aber auch manche biobasierten Kunststoffe sind biologisch kaum abbaubar, unterliegen also kaum mikrobiellen Zersetzungsprozessen. Styropor zum Beispiel braucht Jahrhunderte, bis er verrottet ist.

Unvorstellbar große Plastikmengen haben sich bereits angesammelt und werden über den Erdball verschoben. Sehr viel davon wird – mit ungewisser Zukunft – in Asien abgeladen. Deutschland steht als Plastikmüllexporteur in diese Region weltweit an dritter Stelle. Welches Ausmaß die Umweltbelastung bereits angenommen hat, zeigt die Meeresverschmutzung: In der Tiefsee – in 10.000 Metern Tiefe – schwimmen Plastiktüten herum. Auch Plastikringe aus Polyethylen, die vor allem in den USA als Halterung für Sixpacks verwendet werden, treiben im Meer und sind ein relevantes Problem. Fische und andere Meeresbewohner wie Schildkröten verfangen sich darin und verenden qualvoll. Und noch ein alarmierender Fund: Bei rund 60 Prozent der untersuchten Seevögel wurden in einer internationalen Studie Plastikpartikel im Verdauungstrakt nachgewiesen. Erkenntnisse des deutschen Naturschutzbundes zur Verseuchung heimischer Meeresvögel bestätigen das. Der Verzehr von Plastik kann zu Auszehrung und Tod führen.

»Klimakiller Plastik« titelt Greenpeace auf seiner Homepage und verweist dabei nicht nur auf die Plastikmüllberge, sondern auch auf die hohen Kohlendioxid-Emissionen bei der Plastikproduktion. Riesige Mengen dieses Treibhausgases, das maßgeblich für die Erderwärmung verantwortlich ist, fallen bei der Herstellung von Plastikmaterialien auf Erdölbasis an. Da effektive Klimaschutzmaßnahmen bisher im großen Stil kaum durchgesetzt wurden, ist auch ein Ende des Plastikbooms derzeit nicht in Sicht. Im Gegenteil: Experten erwarten einen weiteren Anstieg der Produktion. Hochrechnungen zufolge werden dadurch bis zur Mitte dieses Jahrhunderts 56 Gigatonnen Treibhausgase in die Atmosphäre gelangen. Gleichzeitig sinkt durch die Verschmutzung der Meere deren Kapazität, Kohlendioxid zu binden und auf dem Meeresgrund zu »entsorgen«.

Vor diesem Hintergrund stellt sich die Frage nach Plastikalternativen. Zumindest das Bewusstsein der Öffentlichkeit scheint sich in dieser Hinsicht zu schärfen, denn die Nachfrage bei den Endverbrauchern nach plastikfreien Verpackungen steigt. Inwieweit die Großindustrie diesem Trend in Zukunft Rechnung tragen wird, bleibt abzuwarten. Voraussetzung wäre die Verfügbarkeit von Verpackungsmaterialien, die sowohl hinsichtlich ihrer Eigenschaften als auch hinsichtlich der Produktionskosten mit den Kunststoffen auf Erdölbasis mithalten können. Aktuell findet eine breitangelegte systematische Forschung in dieser Hinsicht allerdings nicht statt.

Aber es gibt Initiativen, die zeigen, was möglich ist, wenn man sich mit der Sache beschäftigt. Am Küchentisch der Familie Eschenlohr in München ist etwa die Idee entstanden, Stroh als Alternative zu Styropor zu verwenden. Tatsächlich ist es den Eschenlohrs – sie Betriebswirtin, er Ingenieur – gelungen, ihren Plan in die Tat umzusetzen. Im bayrischen Alling ging das Start-up-Unternehmen »Landpack« in die Produktion und beliefert inzwischen bereits hunderte Kunden.

Stroh ist laut Thomas Maier-Eschenlohr bei der Verpackung empfindlicher Lebensmittel eine absolut gleichwertige Alternative. Das Naturprodukt sei ein bewährtes Isoliermaterial, das aber in der Kunststoffära in Vergessenheit geraten sei. Dabei weise Stroh eine hochinteressante Polymerstruktur auf, aus der sich seine günstigen Materialeigenschaften – unter anderem Dämmwirkung und Feuchtigkeitsregulierung – ableiten. Kühlboxen lassen sich aus Stroh ebenso konstruieren wie bruchsichere Verpackungen zum Beispiel für Weinflaschen. Gearbeitet wird mit formstabilen Platten aus reinem Stroh, die ohne Klebstoff und andere Zusätze funktionieren. Lediglich eine Hülle, die als Normalmüll entsorgt werden muss, ist unverzichtbar.

Bei der Getreideernte fällt Stroh in riesigen Mengen an, von denen nur ein kleiner Teil vor allem als Tierstreu weiter verwendet wird. Allein in Deutschland sind es jährlich rund 30 Millionen Tonnen. Den Eschenlohrs fiel es daher auch nicht schwer, ansässige Landwirte für die neuartige Nutzung des überschüssigen Strohs zu begeistern, die ihnen nun sogar ein Zubrot beschert. Insgesamt sind die Produktionskosten überschaubar, sodass die Bioverpackung auch in dieser Hinsicht mit Styropor konkurrieren und zu wettbewerbsfähigen Preisen angeboten werden könne. Abgesehen von Lebensmitteln, die gegen Temperaturschwankungen und mechanische Belastungen geschützt werden müssen, erscheint Stroh unter anderem als Verpackung für Elektronikgeräte geeignet. Im Moment besetzen die Eschenlohrs noch ein Nische, aber die Jungunternehmer sehen nach den Erfahrungen der ersten Jahren Potenzial, dass Verpackungsmaterialen auf Strohbasis große Marktanteile erobern könnten. Und sie experimentieren auch mit anderen voll kompostierfähigen Biomaterialien wie Hanf und bieten bereits erste Produkte an.

Eine andere Alternative zu Styropor hat der US-amerikanische Biotech-Konzern Ecovative entwickelt. In einem patentierten Verfahren (MycoComposite^TM) werden mithilfe spezieller Pilze Verpackungsmaterialien in variabler Form hergestellt. Die Pilze werden mit zerkleinerten Bioabfällen als Nährmedien vermischt, und dann lässt man das Pilzmyzel in Schablonen der gewünschten Form hineinwachsen. Abschließend wird die kompakte Masse aus Pilz und Nährstoffen einem Hitzeschock ausgesetzt, der das Wachstum stoppt und das Material keimfrei macht. Das Produkt ist vielseitig einsetzbar und nach Gebrauch zu 100 Prozent biologisch abbaubar.

Plastikfolien machen einen weiteren Riesenposten an Verpackungsmaterialien aus. Auch hier wird nach Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffprodukten gesucht. Eine US-amerikanische Forschergruppe setzt dabei auf Casein, ein in der Milch enthaltenes Proteingemisch, aus dem Käse hergestellt wird. Auf Casein sind die Wissenschaftler bei ihrer Suche nach Alternativen deshalb gekommen, weil die komplexen Milchproteine Netzkonfigurationen bilden. Darin ähneln sie Erdölkohlenwasserstoffen, die Plastikfolien ihre Materialeigenschaften verleihen. Die Netzstruktur ist grundlegend für die Sauerstoffundurchlässigkeit. Tatsächlich gelang es den Forschern, auf Caseinbasis eine Folie zu entwickeln, die mit Plastikfolien nicht nur mithalten kann, sondern ihnen in punkto Luftundurchlässigkeit sogar haushoch überlegen ist. 500 mal dichter sollen die Caseinfolien sein.

Allerdings hatte die zunächst entwickelte Caseinfolie ein gravierendes Handikap: Sie löste sich unter dem Einfluss von Feuchtigkeit auf. Dieses Problem konnte durch Zusatz von Pektin aus Zitrusfrüchten inzwischen gelöst werden. Heißes Waser zerstört die Folie allerdings nach wie vor. Aus dieser Not will man nun eine Tugend machen: Es wird zum Beispiel mit Tütensuppen experimentiert, bei denen das Suppenkonzentrat in Caseinfolie eingeschweißt wird. Die so verpackte Tütensuppe soll mit heißem Wasser übergossen und anschließend verzehrt werden. Man isst also die Caseinfolie mit. Ähnlich könnte es auch mit portioniertem Kaffee funktionieren. Ein weiteres logistisches Problem, an dem noch getüftelt wird, ist die Elastizität der Caseinfolie. Denn in diesem Punkt schneiden klassische Kunststofffolien deutlich besser ab. Hinzu kommt, dass deren Produktionskosten im Moment deutlich unter denen der potenziellen Alternativfolie liegen.

Nach einer Alternative zu Plastikflaschen hat der isländische Produktdesign-Student Ari Jónsson gesucht und eine Flasche auf der Basis von Rotalgenagar erfunden. In Wasser bildet das Algenpulver eine gallertige Masse, die sich im erhitzten Zustand in Flaschenform gießen lässt und nach dem Abkühlen in dieser Form erstarrt. Das Besondere an der innovativen Flasche: Sie ist nur so lange stabil, wie sie mit Wasser gefüllt ist. Ist die Flasche leer, beginnt der Zersetzungsprozess, bis von der Flasche nichts mehr übrig ist.

Auch in Großbritannien haben sich Studenten ans Werk gemacht und nach einer Alternative zur Wasserflasche gefahndet. Ihr Lösungsansatz ist eine Blase mit einer Haut auf Braunalgenbasis. In einem als Sphärifikation bezeichneten Verfahren reagiert das Alginat unter Zusatz weiterer Stoffe und Wasser zu einer gelartigen Membran, die einen flüssigen Wasserkern umschließt. Die Wasserblase kann man vor dem Verzehr aufreißen oder – bei kleiner Portionierung – auch mitessen.

Auch für die Sixpackringe aus Polyethylen, die eine große Gefahr für Meerestiere darstellen, zeichnet sich eine Lösung ab: Die US-amerikanische Brauerei Saltwater Brewery hat aus Gerste und Weizen ein Material entwickelt, mit dem sich Sechserpackungen ebenso gut zusammenhalten lassen wie mit Polyethylen. Die Pioniere hoffen, auch andere Brauereien von dieser Idee überzeugen zu können, zumal die Rohstoffe ohnehin im Brauprozess verwendet werden. Die Sixpackringe aus Getreide werden zügig und zu 100 Prozent biologisch abgebaut. Und sollte einem Meeresbewohner trotzdem einmal ein solcher Ring in die Quere kommen, es ginge keinerlei Gefahr davon aus.