Bioplastik aus Gartenabfällen – dieser Kunststoff braucht kein Erdöl

Plastik aus Gartenabfällen: Neuer Biokunststoff könnte Erdöl in vielen Produkten ersetzen

Forscher entwickeln Bioplastik aus Gartenabfällen wie Rasenschnitt und Heu. Der Kunststoff kommt ohne Erdöl aus und bleibt recycelbar.

Bioplastik scheitert bisher oft nicht an der Idee, sondern an der Praxis. Viele als nachhaltig beworbene Materialien sind zwar biologisch abbaubar, versagen aber bei Hitze, Belastung oder Wiederverwertung. An der Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg entsteht deshalb Bioplastik aus Gartenabfällen, das genau diese Schwachstellen vermeiden soll.

Ziel ist ein Kunststoff, der ohne Erdöl auskommt und dennoch im Alltag zuverlässig funktioniert. Und der Rohstoff dafür liegt vor der Haustür. Rasenschnitt aus Parks, Heu von Wiesen, Algen aus Gewässern. Abfälle aus Gärten und Landschaftspflege, die bislang kaum genutzt werden. Aus ihnen soll ein Kunststoff entstehen, der sich ähnlich verarbeiten lässt wie herkömmliches Plastik und für Verpackungen, medizinische Produkte oder technische Bauteile geeignet ist.

Warum Bioplastik bisher oft scheitert

Viele Biokunststoffe erfüllen nur einen Teil der Erwartungen. Sie bauen sich schneller ab, lassen sich danach aber kaum erneut nutzen. Andere sind spröde oder verlieren bei höheren Temperaturen ihre Form. Vor allem fehlt häufig ein stabiler Recyclingkreislauf. Ein Material, das sich zersetzt, steht für eine zweite Nutzung oft nicht mehr zur Verfügung. Das begrenzt den Einsatz in Industrie und Medizin deutlich.

Das Projekt „EcoPBS“ will dafür eine Lösung bieten: Es arbeitet mit Polybutylensuccinat, kurz PBS. Dieser Kunststoff ist stabil, gut formbar und industriell erprobt. Bisher basierte er jedoch nicht vollständig auf biologischen Rohstoffen. Das soll sich ändern. Ziel ist ein PBS, das ausschließlich aus organischen Abfällen entsteht und dennoch wiederverwertbar bleibt.

Bioplastik aus Gartenabfällen entsteht in mehreren Schritten

Die Herstellung folgt einem mehrstufigen Verfahren. Zunächst werden Garten- und Erntereste in ihre chemischen Bestandteile aufgespalten. Mikroorganismen übernehmen diese Umwandlung. Sie erzeugen Vorprodukte, aus denen später der Kunststoff entsteht. Dabei laufen zwei Gärprozesse parallel:

eine Fermentation, die Lösungsmittel wie Butanol liefert
eine zweite, die Bernsteinsäure erzeugt

Aus diesen Bausteinen entsteht das Grundmaterial. Der entscheidende Faktor liegt im Detail. Die eingesetzten Mikroorganismen müssen robust sein, hohe Ausbeuten liefern und auch unter einfachen Bedingungen stabil arbeiten. Nur so bleibt das Verfahren energiearm und wirtschaftlich tragfähig.

„Für eine hohe Ausbeute braucht es leicht zu kultivierende Mikroorganismen, die stabil genug sind, um in kosten- und energiearmen verfahrenstechnischen Prozessen zu bestehen“, erklärt Projektleiterin Melanie Walther.

Dr. Melanie Walther und Team prüfen, wie gut sich organisches Material mithilfe verschiedener Mikroorganismen wandelt. — Dr. Melanie Walther und ihr Team untersuchen, wie sich organische Abfälle mithilfe verschiedener Mikroorganismen in den Ausgangsstoff für Biokunststoff umwandeln lassen. © Matthias Knust

Reinigung, Recycling und ein patentierter Zwischenschritt

Nach der Fermentation folgt ein sensibler Abschnitt. Das Material muss gereinigt werden, damit spätere Produkte ihre Eigenschaften behalten. Fachleute sprechen vom Downstreaming. Dabei wandeln die Wissenschaftler n-Butanol in 1,4-Butandiol um. Dieser Stoff ist ein wichtiger Baustein für die Kunststoffproduktion.

Simulationen und maschinelles Lernen helfen, Stoff- und Energiebilanzen zu optimieren. Parallel entstand eine Spezialchemikalie, die störende Rückstände bindet. Für diese Lösung wurde bereits ein Patent angemeldet. Sie soll erstmals ermöglichen, vollständig biobasiertes PBS ohne Qualitätsverluste herzustellen.

Auch Nebenprodukte bleiben nicht ungenutzt. Rückstände aus der Produktion sollen Strom und Wärme liefern. Damit könnten die Laboranlagen teilweise selbst versorgt werden.

Um erstmalig komplett biobasiertes PBS zu erhalten, braucht es eine Spezialchemikalie. Die Forschenden arbeiten an einer neuartigen Technologie. — Eine neu entwickelte Spezialchemikalie soll ermöglichen, biobasiertes PBS vollständig aus Gartenabfällen herzustellen. © Matthias Knust

Wo der neue Kunststoff eingesetzt werden soll

Der geplante Biokunststoff richtet sich nicht an Spezialmärkte. Er soll dort eingesetzt werden, wo heute erdölbasierte Materialien dominieren. Dazu zählen Verpackungen, medizinische Produkte mit hohen Anforderungen, Bauteile für Fahrzeuge und Isolierungen im Bauwesen. PBS bringt dafür die nötige Stabilität mit. Gleichzeitig lässt es sich biologisch abbauen. Der Unterschied liegt im Kreislauf. Nach der Nutzung soll das Material erneut verwertet werden können.

Das Projekt wird mit rund 2,7 Millionen Euro gefördert. Mehrere Hochschulen und Unternehmen aus Deutschland und den Niederlanden sind beteiligt. Die Arbeit ist Teil einer gezielten Nachwuchsförderung an der Universität Oldenburg.

„Die Arbeit der neuen Nachwuchsgruppe zielt darauf ab, mit Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen eine industrietaugliche Alternative zu herkömmlichem Plastik zu bieten“, erklärt Universitätspräsident Ralph Bruder. Er verweist auf das Potenzial für eine funktionierende Kreislaufwirtschaft.

Kurz zusammengefasst:

Bioplastik aus Gartenabfällen nutzt Rasenschnitt, Heu und Algen als Rohstoff und ersetzt damit Erdöl durch organische Abfälle, die ohnehin anfallen.
Der neue Ansatz kombiniert biologische Abbaubarkeit mit Recyclingfähigkeit, indem ein stabiler Kunststoff (PBS) entsteht, der industriell verarbeitet werden kann.
Entscheidend für den Erfolg sind robuste Mikroorganismen, effiziente Reinigungsprozesse und ein geschlossener Material- und Energiekreislauf, der den Einsatz im Alltag realistisch macht.

Übrigens: Nicht nur Gartenabfälle lassen sich zu neuen Rohstoffen machen – auch Industrieabgase geraten zunehmend in den Blick der Forschung. Wie CO₂ mithilfe von Mikroorganismen und Enzymen direkt in Kunststoffe, Kraftstoffe und Chemikalien umgewandelt wird, mehr dazu in unserem Artikel.