Abbau von Polymeren und Mikroplastik

Biologisch abbaubare Werkstoffe (BAW) werden zunehmend in Bereichen eingesetzt, in denen die Beständigkeit des Produktes nach der Nutzungsphase unerwünscht ist. Beispiele sind Mulchfolien oder Pflanztöpfe in der Land- und Forstwirtschaft oder das "Litter"-Problem mit Verpackungsresten oder Zigarettenkippen in der Umwelt. Darüber hinaus können BAW unter bestimmten Voraussetzungen auch einer stofflichen Verwertung zugeführt werden, indem sie zusammen mit Bio-Abfällen der Kompostierung oder der anaeroben Vergärung zugeführt werden. Hierzu sind zum einen die Unbedenklichkeit der eingesetzten Inputstoffe und zum anderen der biologische Abbau in praxisüblichen Behandlungszeiten nachzuweisen.

In der aktuellen Diskussion um den Eintrag von Mikroplastik in die Umwelt hat der Abbau von Polymeren eine zusätzliche Bedeutung erlangt. So initiierte die ECHA im Januar 2019 eine Beschränkung der absichtlichen Verwendung von Mikroplastik in Produkten, um deren Freisetzung in die Umwelt zu verringern. Im (Entwurf) ANHANG XV Restriction Report on Intentionally Added Microplastics” wurde eine Ausnahmeregel für Mikroplastik aufgenommen, deren biologischer Abbau in einem Test auf leichte biologische Abbaubarkeit (OECD 301 Serie, OECD 310) innerhalb von 28 Tagen oder in „enhanced“ Tests innerhalb von 60 Tagen nachgewiesen wurde. Weiterhin werden Mikroplastikpartikel, die innerhalb eines der nachfolgende beschriebenen ISO-Tests 90% des Abbaugrades eines Referenzmaterials wie mikrokristalliner Cellulose erreichen, als biologisch abbaubar angesehen. Der ECHA-Restriktionsbericht erwähnt auch „higher tier“ Tests unter relevanten Umweltbedingungen wie die OECD 307, OECD 308 oder OECD 309, die erheblich kostenintensiver sind.

Die Anforderungen an die Verwertung von Verpackungen und Kunststoffen durch Kompostierung werden in folgenden Normen beschrieben:

DIN EN 13432 (2000-12): Prüfschema und Bewertungskriterien für die Einstufung von Verpackungen.

DIN EN 14045 (2003-06): Bewertung der Desintegration von Verpackungsmaterialien in praxisorientierten Prüfungen unter definierten Kompostierungsbedingungen.

DIN EN 14046 (2003-07): Bestimmung der vollständigen aeroben biologischen Abbaubarkeit von Packstoffen unter kontrollierten Kompostierbedingungen - Verfahren mittels Analyse des freigesetzten Kohlenstoffdioxids.

DIN EN 14995 (2007-03): Kunststoffe - Bewertung der Kompostierbarkeit - Prüfschema und Spezifikationen.

DIN EN ISO 14851 (2019-07): Bestimmung der vollständigen aeroben Bioabbaubarkeit von Kunststoff-Materialien in einem wässrigen Medium - Verfahren mittels Messung des Sauerstoffbedarfs in einem geschlossenen Respirometer.

DIN EN ISO 14852 (2018-12): Bestimmung der vollständigen aeroben Bioabbaubarkeit von Kunststoff-Materialien in einem wässrigen Medium - Verfahren mittels Analyse des freigesetzten Kohlenstoffdioxides.

DIN EN ISO 14855-1 (2013-04): Bestimmung der vollständigen aeroben Bioabbaubarkeit und Zersetzung von Kunststoff-Materialien unter den Bedingungen kontrollierter Kompostierung - Verfahren mittels Analyse des freigesetzten Kohlenstoffdioxides. Teil 1 (2013-04):  Allgemeines Verfahren,Teil 2 (2009-10): Gravimetrische Messung des freigesetzten Kohlenstoffdioxides im Labormaßstab. 

DIN EN ISO 19679 (2019-10, Entwurf): Kunststoffe - Bestimmung des aeroben Bioabbaus von nicht-schwimmenden Kunststoffmaterialien in einer Meerwasser/Sediment-Schnittstelle - Prüfverfahren mittels Analyse des freigesetzten Kohlenstoffdioxids.

DIN EN ISO 16929 (2020-02): Plastics - Determination of the degree of disintegration of plastic materials under defined composting conditions in a pilot-scale test

Die Hydrotox beschäftigt sich bereits seit 1992 mit der Problematik der Abbaubarkeit von Polymeren und führt verschiedene der oben erwähnten genormte Testverfahren zur aeroben und anaeroben Abbaubarkeit im wässerigen Milieu durch. Studien zum Verhalten unter simulierten Kompostbedingungen werden von Kooperationslaboratorien durchgeführt.

Die Teststrategie der Hydrotox für Mikroplastik besteht in der Durchführung der ISO 14852 oder ISO 18451, die im Wesentlichen identisch zur OECD 301B und OECD 301F sind, mit optionalen Verlängerungen der Testdauer bis zu 60 Tagen und der Verwendung von mikrokristalliner Cellulose als Referenzmaterial und Polyethylen als Negativmaterial.