Inhaltsverzeichnis VII

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1 VII 1 Einleitung Themenabgrenzung Was sind Biopolymere? Abbaubare petrobasierte Biopolymere Abbaubare biobasierte Biopolymere Nicht abbaubare biobasierte Biopolymere Blends und Copolymere aus den verschiedenen Rohstoff- und Werkstoffgruppen Rahmenbedingungen für Biopolymere Entsorgung konventioneller und bioabbaubarer Kunststoffe Limitierung petrochemischer Ressourcen Zunehmendes Umweltbewusstsein Nachhaltigkeit als Teil der Unternehmensstrategie Stand der Kenntnisse Historie von Biopolymeren Biopolymer-Werkstoffgenerationen Biologische Abbaubarkeit und Kompostierbarkeit Oxoabbaubarkeit Rohstoff- und Flächenbedarf zur Biopolymererzeugung Nachhaltigkeit und Entropieeffizienz von Biopolymeren Patentrechtliche Situation von Biopolymeren Rechtliche Rahmenbedingungen für Biopolymere Deutsche Verpackungsverordnung Anwendungen ohne Entsorgungserfordernis Anwendungen mit Entsorgungserfordernis Novellierung der deutschen Verpackungsverordnung Übergeordnete Standards zur Prüfung der Kompostierbarkeit DIN V DIN EN DIN EN ISO

2 VIII ASTM D ASTM D AS Vergleich der übergeordneten Normen/Standards Prüfnormen zur Durchführung (Normative Verweisungen) Richtlinien ASTM D AS Normen zu Verpackungen (Allgemein) DIN EN DIN EN DIN EN ISO ASTM D Aerober Bioabbau aquatisch DIN EN ISO DIN EN ISO DIN EN ISO ISO Aerober Bioabbau terrestrisch Kompostierung DIN EN ISO ASTM D Desintegration DIN EN DIN EN DIN EN ISO DIN EN ISO Erdreich (DIN EN ISO 17556) Anaerober Bioabbau DIN EN ISO ISO ISO ASTM D6866 ( 14 C-Methode) OECD-Richtlinien Japanische Standards JIS K

3 IX JIS K JIS K JIS K JIS K JIS K VDI Zulässige Hilfsstoffe und Additive Zertifizierung der Kompostierbarkeit Angrenzende Verordnungen Biopolymere im Kontext der Abfallablagerungsverordnung Biopolymere im Kontext der deutschen Kompostverordnung Biopolymere im Kontext der Düngemittelverordnung Abfallentsorgung in der EU Herstellung und chemischer Aufbau von Biopolymeren Herstellung von Biopolymeren Chemische Synthese petrochemischer Rohstoffe Polyvinylalkohol (PVAL) Polyvinylbutyral (PVB) Polycaprolacton (PCL) Sonstige Chemische Synthese biobasierter Rohstoffe Polylactide (PLA) Bio-Co- und Terpolyester (Bio-)Polyurethane (BIO-PUR) (Bio-)Polyamide (BIO-PA) Drop-in-Lösungen Direkte Biosynthese der Biopolymere Modifizierung nachwachsender Rohstoffe Stärkepolymere Cellulosepolymere Lignin Pflanzenölbasierte Biopolymere Chitin, Chitosan Casein-Kunststoffe (CS oder CSF) Gelatine Blends

4 X 4.2 Chemische Struktur der Biopolymere Polymethylene (Bio-)Polyethylen (Bio-PE) Polyvinyle (Polyvinylalkohol) Polyvinylacetale (Polyvinylbutyral) Polyether (Polyglykole) Polysaccharidpolymere Celluloseregenerate (CH) Celluloseether (MC, EC, HPC, CMC, BC) Celluloseester (CA, CP, CB, CN, CAB, CAP) Destrukturierte thermoplastische Stärke (TPS) Stärkeacetat (Bio-)Polyester Polylactid (PLA) Polyhydroxybutyrat (PHB) Polyhydroxyvalerat (PHV) Polyhydroxyhexonat (PHH) Polyhydroxyoctanoat (PHO) Polycaprolacton (PCL) Polyglykolsäuren (PGA) PLA-Copolymere PHA-Copolymere Polybutylensuccinat (PBS) Polybutylensuccinat-Adipat (PBSA) Polytrimethylenterephthalat (PTT) Polybutylenterephthalat (PBT) Polybutylenadipat-Terephthalat (PBAT) Polybutylensuccinat-Terephthalat (PBST) (Bio-)Polyamide (Bio-PA) Homopolyamide Copolyamide Polyesteramide (PEA) (Bio-)Polyurethane (Bio-PUR) Proteinbasierte Polymere Polyvinylpyrrolidon (PVP)

5 XI 5 Technische Eigenschaftsprofile von Biopolymeren Eigenschaftsprofile der wichtigsten Biopolymere Polyvinylalkohole (PVAL) Polycaprolacton (PCL) Polyhydroxyalkanoate (PHA) Polylacticacid (PLA) PLA-Blends Bio-Copolyester Stärke/Stärkeblends/Thermoplastische Stärke (TPS) Celluloseregenerate (CH) Cellulosederivate (CA, CP, CB, CN, CAB, CAP) Bio-PE, Bio-PP, Bio-PA, Bio-PUR Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Kunststoffen Biopolymerwerkstoffe für Spritzgussanwendungen Mechanische Kennwerte Thermomechanische Eigenschaften Verarbeitungseigenschaften Ökonomische Eigenschaften Preisspezifische Eigenschaften Biopolymerfolienwerkstoffe Lebensmittelrechtliche Zulassung Zertifizierung der Kompostierbarkeit Barriereeigenschaften Physikalisch-chemische Eigenschaften Mechanische Folienkennwerte Verarbeitungseigenschaften von Biopolymerfolien Ökonomische Folieneigenschaften Fazit für zukünftige Anwendungen End-of-Life-Options von Biopolymeren Deponie Recycling Thermomechanisches Recycling Chemisches Recycling Kompostierung Industrielle Kompostierung Häusliche Kompostierung

6 XII 6.4 Verbrennung Brennwerte von Biopolymeren Emissionen bei der Verbrennung von Biopolymeren Biogaserzeugung Produktspezifische Entsorgung Auflösen/Abbau in Wasser Auflösen/Abbau im Erdreich Auflösen/Abbau im Organismus (Verzehren, Bioabbau) Littern Ökobilanzierung von Biopolymeren Methodik der Ökobilanzierung Festlegung des Zieles und des Untersuchungsrahmens Erstellung einer Sachbilanz Wirkungsabschätzung Auswerten der Ergebnisse Daten zur Ökobilanz von Biopolymeren Darstellung des Biopolymermarktes Aktuelle Verfügbarkeit und zukünftige Kapazitäten Aktuelle Preissituation Marktakteure im Bereich biologisch abbaubarer Polymere Biopolymerhersteller und Materialtypen Absorbable Polymer Technologies Acetati S.p.A Agrana Stärke GmbH Albis Plastics GmbH Archer Daniels Midland Company (ADM) Arkema BASF SE Bayer AG Biocycle Biograde Limited BioMatera Biomer Bio-Natural Technology Co., Ltd Bio-On srl BIOP Biopolymer Technologies AG

7 XIII Biopearls Biostarch BIOTEC Biologische Verpackungen GmbH & Co.KG Birmingham Polymers Braskem Cargill Dow LLC Cargill Inc Celanese Cereplast Inc Cerestech Inc Chengu Dikang Biomedical Co., Ltd Chinese Acadamy of Science, Changchun Institute of Applied Chemistry (CIAC) Chronopol Inc Corn Products International Inc Crystalsev Comércio E Representacao Ltda Daicel Chemicals Industries Ltd Dainippon Ink and Chemicals DaniMer Scientific DIC Corporation Dow Chemical Company DSM N.V DuPont DuPont Tate&Lyle Bio Products, LLC DURECT Corporation Eastman Chemical Company Elastogran GmbH Fasal Wood KEG FKuR Kunststoff GmbH Futerro FuturaMat Galactic German Bioplastics Merzenich & Strauß GmbH Grace Biotech Corporation Guangzhou Bright China Biotechnological Co., Ltd Harbin Weilida Pharmaceuticals Co.Ltd Henan Piaoan Group Company Ltd Heritage Plastics, Inc

8 XIV Hisun Biomaterials Co., Ltd Hobum Oleochemicals GmbH ICO Polymers Idroplax Srl IFA-Tulln IGV Institut für Getreideverarbeitung GmbH Innovia Films Ltd IRE Chemicals Ltd Jamplast Inc Japan Corn Starch Co., Ltd Japan Vam & Poval Co., Ltd JER Envirotech Kaneka Corporation Kareline OY Ltd Kingfa Sci. & Tech. Co., Ltd Kuraray Co., Ltd Limagrain Cereales Ingredients Mazda Mazzucchelli 1849 S.p.A Meredian Inc Merquinsa Metabolix Metzeler Schaum GmbH Mitsubishi Chemical Holdings Corporation Mitsubishi Gas Chemical Company Inc. (MGC) Mitsui Chemicals Inc Nantong Jiuding Biological Engineering Co., Ltd NatureWorks LLC NEC Nihon Shokuhin Kako Co., Ltd Novamont S.p.A Novomer Inc PE Design & Engineering BV Perstorp UK Limited Peter Holland BV PHB Industrial Brasil S.A Plantic Technologies Polyfea

9 XV Polykemi AB Polymer Technology Group Polysciences Inc Procter & Gamble Chemicals PSM (HK) Co., Ltd Purac Pyramid Bioplastics Guben GmbH Rodenburg Biopolymers BV Rotuba Shanghai Tong-Jie-Liang Biomaterials Co., Ltd Shimadzu Corporation Showa Highpolymer Co., Ltd SK Chemicals Solvay S.A Sphere Group Stanelco Group Starch Tech Inc STEPAH NV Tate&Lyle PLC Tecnaro GmbH Teijin Limited Telles Tianan Biologic Material Co., Ltd Tianjin Green BioScience Co., Ltd Toray Industries Total Petrochemicals Toyota Union Carbide Corporation Unitika Ltd Urethane Soy System Company Vegeplast S.A.S Vertellus Specialties Inc VTT Technical Research Centre of Finland Wacker Chemie AG Wuhan Huali Environment Protection Science & Technology Co., Ltd Zhejiang Hisun Biomaterials Co., Ltd Biopolymerverarbeiter/-Konverter

10 XVI 9 Ausblick Anhang A Hersteller, Handelsnamen und Datenblätter B Abfallentsorgungssysteme in Europa EU-Mitgliedstaaten EU-Beitrittskandidaten Kooperationspartner C Auszug aus novellierter Verpackungsverordnung D DSD-Lizensgebühren Abkürzungsverzeichnis Literaturverzeichnis Internetquellen Register Die Autoren