Eine neue Metastudie zeigt, dass die Hydrolyse die Bildung von persistenten PLA-Mikroplastikpartikeln in der Umwelt verhindert
25. Juni 2024
Eine von HYDRA Marine Sciences durchgeführte systematische Auswertung der veröffentlichten wissenschaftlichen Literatur kommt zu dem Ergebnis, dass der Biokunststoff Polymilchsäure (PLA) in Gegenwart von Wasser oder Feuchtigkeit vollständig hydrolysiert und keine persistenten Nano- oder Mikroplastikpartikel in der Umwelt zurückbleiben oder sich dort anreichern.
HAAKSBERGEN, Overijssel, 25. Juni 2024 — Ein neuer Metastudienbericht, der von Holland Bioplastics – einem Verband, der weltweit das Wissen über Biokunststoffe fördert – in Auftrag gegeben wurde, kommt zu dem Schluss, dass die grundlegenden Eigenschaften von Polymilchsäure (PLA), einem biobasierten Polymer, das vollständig aus fermentierten Pflanzenzuckern hergestellt wird, sowie der Hydrolyseprozess darauf hindeuten, dass PLA keine persistenten Mikroplastikpartikel erzeugt. Die von HYDRA Marine Sciences, einem Forschungslabor, durchgeführte Literaturrecherche zeigt, dass PLA – im Gegensatz zu nicht biologisch abbaubaren Polymeren, die als Nano- oder Mikroplastik in der Umwelt verbleiben und sich dort dauerhaft anreichern – zu immer kleineren Molekülen hydrolysiert, wasserlöslich wird und schließlich vollständig biologisch abgebaut wird.
Die Ergebnisse des Berichts basieren auf einer ersten Sichtung von über 30.000 Berichten, von denen 500 von HYDRA als relevant und qualitativ ausreichend für eine eingehendere Prüfung identifiziert wurden. Die Untersuchung bestätigte, dass der Abbau von PLA in der Umwelt hauptsächlich durch Hydrolyse vorangetrieben wird, einen abiotischen Prozess, der in Gegenwart von Feuchtigkeit stattfindet. Solange diese Bedingungen herrschen, nehmen das Molekulargewicht und die Größe aller PLA-Objekte oder -Fragmente durch Hydrolyse kontinuierlich ab – mit einer von der Temperatur bestimmten Geschwindigkeit –, bis die Polymerketten so kurz sind, dass das Material wasserlöslich wird. Diese löslichen Substanzen – Oligomere und Milchsäuremonomere – werden anschließend von Mikroorganismen biologisch zu Biomasse, Wasser und Kohlendioxid abgebaut.
Reines PLA und seine Oligomere gelten zudem weithin als ungiftige Substanzen. Milchsäure, der monomere Baustein von PLA, wird von der US-amerikanischen Food and Drug Administration (FDA) und der Europäischen Union (EU) als „Generally Recognized as Safe“ (allgemein als sicher anerkannt) eingestuft. Viele PLA-Typen entsprechen den seit langem bestehenden weltweiten Rechtsvorschriften für den Kontakt mit Lebensmitteln in den USA und der EU. Darüber hinaus sind bestimmte PLA-Typen seit Jahrzehnten für medizinische Anwendungen wie Nahtmaterial, Gewebegerüste und Substrate zur Medikamentenverabreichung zugelassen und im Einsatz. Nach der Verwendung im Körper werden diese PLA-Polymere vom menschlichen Körper sicher resorbiert und biologisch abgebaut.
„Als Gesellschaft müssen wir daran arbeiten, die Kunststoffkrise von beiden Seiten her zu beenden: indem wir eine Infrastruktur für die Sammlung und Abfallverwertung sowie Produkte entwickeln, die kompostierbar, wiederverwendbar und recycelbar sind, und gleichzeitig verantwortungsbewusstere Materialien für die Produkte wählen, auf die wir uns heute verlassen“, sagte Erwin Vink, Vorstandsmitglied von Holland Bioplastics. „Diese Erkenntnisse bestätigen: Da wir weltweit den Zugang zu Abfallinfrastrukturen ausbauen, wird PLA, sollte es in die Umwelt gelangen, nicht die langfristigen Auswirkungen als Mikroplastik haben, wie wir sie von nicht biologisch abbaubaren Polymeren kennen.“
„Die Metastudie zeigt, dass PLA in der Umwelt keine anhaltende Verschmutzung hinterlässt, solange Feuchtigkeit und Wasser vorhanden sind – im Gegensatz zu nicht biologisch abbaubarem Kunststoff, der in der Umwelt verbleibt und sich dauerhaft als Mikro- und Nanokunststoffe anreichert“, sagte Christian Lott, Geschäftsführer von HYDRA Marine Sciences. „Wir müssen uns jedoch bewusst sein, dass es nicht in die Umwelt gehört, und es ist entscheidend, dass wir diese Eigenschaften nicht dazu nutzen, um das Wegwerfen von Müll zu fördern oder den Aufbau einer globalen Abfallinfrastruktur zu verlangsamen. Der Abbau eines Materials muss gegen dessen Anreicherung – also die Menge an Material, die in die Umwelt gelangt – abgewogen werden, um Umweltschäden zu reduzieren.“
Die Herstellung des biobasierten Polymers PLA beginnt bei Pflanzen, da diese durch den Prozess der Photosynthese Kohlendioxid aus der Atmosphäre in Zuckermoleküle binden. Der Pflanzenzucker wird anschließend mithilfe von Mikroorganismen fermentiert, um das Monomer Milchsäure zu gewinnen – eine sichere, ungiftige Substanz, die auch zur Konservierung von Lebensmitteln verwendet wird und von unserem Körper bei körperlicher Anstrengung produziert wird. Diese Milchsäure wird anschließend zum Biopolymer Polylactid (PLA) polymerisiert, aus dem eine Vielzahl von Produkten wie Becher, Besteck, Müllbeutel oder flexible Lebensmittelverpackungen hergestellt werden. Da PLA aus Pflanzen hergestellt wird, die Kohlendioxid (CO₂) und Wasser aus der Natur aufnehmen, kehren das CO₂ und das Wasser bei der Kompostierung, Hydrolyse oder biologischen Zersetzung wieder in die Natur zurück, wodurch ein Kreislauf entsteht.
Um Holland Bioplastics und seine Mitgliedsunternehmen Futerro, TotalEnergies Corbion und NatureWorks, die diese Studie unterstützt haben, bei ihren weiteren Fortschritten auf dem Weg zur weltweiten Verbreitung von Biokunststoffen für eine Kreislaufwirtschaft zu begleiten, besuchen Sie hollandbioplastics.nl.
Über Holland Bioplastics
Holland Bioplastics ist eine Organisation, die Akteure, die direkt oder indirekt an der Herstellung von Rohstoffen, Materialien und Produkten sowie an der Forschung und Vermarktung von Biokunststoffen beteiligt sind, miteinander vernetzt, mit dem Ziel, Wissen über Biokunststoffe zu verbreiten, auszutauschen und zugänglich zu machen. Mit der Vision, dass Biokunststoffe einen wichtigen Beitrag zum Übergang von einer linearen, auf Erdöl basierenden Wirtschaft zu einer biobasierten und Kreislaufwirtschaft leisten.
Über HYDRA Marine Sciences
Die HYDRA Marine Sciences GmbH ist ein renommiertes Institut für aquatische Forschung, Dokumentation und Beratung. Seit 2009 ist HYDRA an der Entwicklung und Anwendung von Standardtests unter Meeres- und Süßwasserbedingungen im Feld, im Becken und im Labor für Partner aus Wissenschaft, Verbänden, öffentlicher Verwaltung und Industrie beteiligt. HYDRA war das erste Labor, das für die Prüfung biologisch abbaubarer Kunststoffe im Rahmen der DIN CERTCO-Zertifizierungen „Biologisch abbaubar in der Meeresumwelt“ und „Biologisch abbaubar in der Meeresumwelt plus“ anerkannt wurde.
Medienkontakt für diese Studie: Rozlyn Paradis rparadis@launchsquad.com
Mechanismen des PLA-Abbaus: In Gegenwart von Wasser (1) unterliegt PLA einer Hydrolyse (2) als rein chemischer Prozess des Polymerabbaus, bei dem Zwischenprodukte mit niedrigem Molekulargewicht (3) wie Oligomere und Milchsäuremonomere entstehen. Diese werden löslich und können biologisch abgebaut werden (4). Mikroorganismen nehmen diese Oligomere und Monomere als Nahrung auf (5) und nutzen sie zum Aufbau von Biomasse (6) sowie als Energiequelle für den Stoffwechsel. Letztendlich führt dies zur Mineralisierung (7) des ursprünglichen Polykohlenstoffs in Kohlendioxid, Methan und Wasser.
