Biobasierter Kunststoff Szenario 2050 – Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen

Ausgangssituation

Obwohl es bereits vielfältige Entwicklungen im Bereich biobasierter Kunststoffe (BbKs) gibt, haben diese international einen verhältnismäßig geringen Marktanteil. Während der Anteil von BbKs bis Mitte dieses Jahrzehnts – im Zuge der Umsetzung von NAWARO-Projekten und um Alternativen zur Abhängigkeit von Erdöl zu entwickeln – stetig zunahm, ist aktuell fast ein Gegentrend zu vermerken. BbKs sind zurzeit aufgrund der niedrigen Erdölpreise kaum konkurrenzfähig und finden sich fast nur in speziellen Nischenanwendungen wieder.

Inhalte und Zielesetzungen

Vor diesem Hintergrund wurde ein „Szenario 2050 – Kunststoff aus nachwachsenden Rohstoffen (biobasierter Kunststoff)" ausgearbeitet. Dieses Szenario soll mit dem hypothetischen Ziel erstellt werden, dass Biokunststoffe bei in der EU hergestellten Produkten einen Marktanteil von 100 % erreichen.

Methodische Vorgehensweise

Aus Literatur- und Internetrecherchen wurden, ergänzt durch einen ExpertInnenworkshop, der Stand der Technik und des Wissens sowie Hemmnisse im Einsatz von BbKs dargestellt. Der Kunststoffbedarf für das Szenario wurde in einem Top-down-Ansatz – ausgehend vom Kunststoffbedarf in der EU im Jahr 2015 (49 Mt) und einem abgeschätzten Marktwachstum (2,6 %) – ermittelt. Alternativ dazu wurde auch ein Szenario bei einem jährlichen Marktwachstum von 0,5 % eingeführt. Die im Jahr 2050 erzielbaren Mengen an biobasierten Kunststoffen wurden anschließend in einem Bottom-up-Ansatz durch die potenziell in Europa verfügbare Biomasse, Biomassenutzungskonkurrenzen und in der Literatur beschriebe Umwandlungsfaktoren grob abgeschätzt. In einem abschließenden Feedback-Workshop wurde der Zielpfad des BbKs Szenarios 2050 mit Expertinnen und Experten aus Wissenschaft, Unternehmen und Verwaltung reflektiert und die Wirksamkeit der Handlungsempfehlungen und der Forschungsbedarf wurden diskutiert. Unter Einbindung der relevanten Stakeholder und deren Input wurde auf diese Weise der Zielpfad in vier Zwischenschritten mit Handlungsempfehlungen und der Darstellung des Forschungsbedarfs entlang einer Zeitachse bis 2050 im Szenario ausformuliert.

Ergebnisse

Zwischen dem Biobasierten Virgin Feedstock Bedarf bei einem Marktwachstum von 2,6 % und dem entwickelten Zielpfad des BbKs-Angebots klafft im Jahr 2050 eine Lücke von 37 Mt. Diese wird zwar unter der Annahme eines jährlichen Marktwachstums der kunststoffverarbeitenden Industrie von nur 0,5 % kleiner, beträgt aber selbst dann immer noch rund 10 Millionen Tonnen biobasierter Kunststoff. Um diesen Gap zu schließen, müssten der Virgin Feedstock Bedarf weiter verringert (Demand Side) und die verfügbare Menge an BbKs erhöht werden (Supply Side).

Für eine Verringerung der Feedstock Bedarfsmengen (Demand Side) wären vor allem eine Verlängerung der Produktlebenszeit (u. a. Reuse und Circular Design) und eine Veränderung des Verbraucherverhaltens nötig. Eine Verbesserung der technischen Performance und anwendungsorientierte Optimierung der Eigenschaften der biobasierten Kunststoffe, vor allem in Hinsicht auf Recyclierbarkeit, wären hier ebenfalls nötig. Hohe Recyclingquoten (Verhindern unkontrollierter Freisetzung, keine Deponierung, Verbrennung nur am Ende der Wertschöpfungskette) wurden für das Szenario bereits weitestgehend berücksichtigt, da hier Vorgaben der EU bereits vorliegen.

Eine Steigerung der Verfügbarkeit von BbKs (Supply Side) wäre durch eine Effizienzsteigerung bei der Umwandlung von Rohstoffen zu Biopolymeren sowie eine Erhöhung der Biomasseverfügbarkeit unter Berücksichtigung einer nachhaltigen Land- und Forstwirtschaft möglich. Neue BbKs mit besseren Umwandlungsfaktoren können durch F&E bedeutende Mengen an BbKs für breite Einsatzgebiete liefern. Beispielhaft genannt seien hier die Optimierung bei Kultivierung und Produktion von PHAs, die Fortführung der Forschung zu Lignocellulose und zu Cellulosederivaten, Logistikforschung für Rohstoffbereitstellung, Verarbeitungsschritte, Verteilung und Recycling von BbKs und BbKs aus autotrophen Mikroorganismen bzw. CO2-Nutzung mittels technisch-chemischer Prozesse und erneuerbarer Energie (Überschussstrom).

Aus ExpertInnensicht sind folgende Faktoren zur nennenswerten Steigerung des Marktanteils von Kunststoffen auf Basis nachwachsender Rohstoffe bedeutsam:

• Vernetzung zwischen Forschung, Industrie, Händlern für Produktentwicklung, Recyclern, Landwirtschaft, Rohstoffbereitstellern, Lehre & Ausbildung, sozialen Themen;
• Information und Bewusstseinsbildung bei Industrie, Produzenten, Produktdesignern, Gestaltern von Prozessabläufen, Großverbrauchern & Kunststoffverarbeitern und gezielte Öffentlichkeitsarbeit (Kommunikation);
• regulative Festlegung spezifischer Anwendungen für biobasierte Kunststoffe, die für jene nachweislich bessere Ökobilanzen aufweisen;
• ökonomische Differenzierung zwischen fossilen und biogenen Kunststoffen durch fiskale Steuerungsinstrumente (z. B. Anreizsysteme, ansteigende Besteuerung/verminderte Förderung von fossilbasierten Kunststoffen/fossilen Rohstoffen in bestimmten Anwendungsbereichen).

Das Szenario dient als Grundlage für weitere nationale FTI-Aktivitäten, aber auch für Handlungsempfehlungen im Bereich der Regulierung.

Fördergeber/programm

• bmvit, Produktion der Zukunft
• Abwicklung durch FFG

• Umweltbundesamt GmbH
• alchemia-nova GmbH

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