Der negative Impact auf die Umwelt ist bei PEF-Flaschen geringer als bei vergleichbaren PET-Flaschen. Ersetzt man PET/PA in Mehrschichtflaschen durch PET/PEF, ergeben sich ähnliche Effekte. Im Bild das Ergebnis einer Cradle-to-Grave Analyse von 250-ml Flaschen.
Foto: Nova-Institut
Der negative Impact auf die Umwelt ist bei PEF-Flaschen geringer als bei vergleichbaren PET-Flaschen. Ersetzt man PET/PA in Mehrschichtflaschen durch PET/PEF, ergeben sich ähnliche Effekte. Im Bild das Ergebnis einer Cradle-to-Grave Analyse von 250-ml Flaschen.

Biowerkstoffe

PEF – das bessere PET?

Lebenszyklusanalysen PEF- und PET-basierter Flaschen zeigen niedrigen CO2-Fußabdruck bei PEF – Kommerzialisierung könnte erhebliche Potenziale heben

Das Nova-Institut hat eine von unabhängigen Experten begutachtete Lebenszyklusanalyse (LCA) der PEF- Anwendungen von Avantium im Vergleich zu PET durchgeführt. Die Studie zeigt eine Verringerung von Treibhausgasemissionen durch die Verwendung von 100 % erneuerbarem Kohlenstoff in PEF anstelle von fossilem Kohlenstoff in PET für die Herstellung von 250- und 500-ml-Flaschen. Avantium plant, die weltweit erste kommerzielle FDCA-Anlage im Jahr 2024 in Betrieb zu nehmen. FDCA (2,5-Furandicarboxylsäure) ist der Hauptbestandteil von PEF. Die Studie ist Bestandteil des europäischen PEF-erence-Projekts.

CO2 wird von Pflanzen aufgenommen und am Ende eines Produktlebenszyklus wieder freigesetzt. Pflanzenbasierter Kohlenstoff hat einen netto-neutralen Einfluss auf die CO2-Konzentration in der Atmosphäre. Im Gegensatz dazu setzen Materialien und Polymere, die auf fossilem Kohlenstoff (z. B. Erdöl) basieren, zusätzliches CO2 in die Atmosphäre frei.

Das niederländische Unternehmen Avantium hat die YXY-Technologie entwickelt, die pflanzliche Zucker in ein vollständig recycelbares Polymer umwandelt. Das neue, 100 % bio-basierte Polymer PEF (Polyethylenfuranoat) hat überlegene Eigenschaften im Vergleich zu PET (Polyethylenterephthalat). Der Hauptbaustein von PEF, FDCA (2,5-Furandicarbonsäure), kann aus Zuckern (Fruktose), z. B. aus Weizen, Mais und Zuckerrüben, hergestellt werden. FDCA wird mit pflanzenbasiertem Monoethylenglykol (MEG) polymerisiert. Heraus kommt ein 100 % pflanzenbasiertes PEF-Polymer.

PEF behauptet sich im Vergleich mit PET

Wenn die Technologie voll entwickelt ist, kann PEF auch aus Zellulose und damit aus land- und forstwirtschaftlichen Abfallströmen hergestellt werden. Das derzeitige Verfahren von Avantium basiert auf Stärke aus europäischem Weizen. PEF hat im Vergleich zu PET verbesserte Barriere-Eigenschaften, es ist mechanisch und chemisch recycelbar und kann auch im Rahmen des etablierten PET-Recyclings mitrecycelt werden.

PEF hat eine um 12 °C höhere Hitzebeständigkeit als PET, einen um 60 % höheren Modul und eine höhere Festigkeit als PET. Dies ermöglicht die Entwicklung von leichten Verpackungen aus PEF mit geringerem Ressourcen-Verbrauch. Avantium hat das pflanzliche Verpackungsmaterial bereits im Pilotmaßstab eingesetzt und vor kurzem mit dem Bau einer FDCA-Fabrik mit einer Kapazität von 5.000 jato in Delfzijl (Niederlande) begonnen.

Die von unabhängigen Experten begutachtete Lebenszyklusanalyse (LCA) des Nova-Instituts zeigt, dass PEF im Vergleich zu PET ein erhebliches Potenzial zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und des Verbrauchs fossiler Ressourcen birgt.

Weniger Emissionen von Treibhausgasen

Das Nova-Institut hat eine vollständige „cradle-to-grave“ Lebenszyklusanalyse (LCA) durchgeführt, unter der Beachtung der ISO-Normen 14040/44. Die LCA bewertet 16 verschiedene Impact-Kategorien, die alle relevanten Phasen abdecken, „von der Wiege bis zur Bahre“. Die vergleichende Analyse zeigt, dass PEF-Flaschen im Vergleich zu PET-Referenzflaschen zu einer erheblichen Verringerung der Treibhausgasemissionen führen (-33 %). PEF führt auch zu einem um 45 % geringeren Verbrauch an endlichen Ressourcen.

In der LCA wurden auch 250-ml-Mehrschichtflaschen aus PET und PEF mit einem PEF-Anteil von 10 % untersucht und mit PET/PA-Referenzflaschen verglichen. Diese hatten einen üblichen Anteil von 7 % PA (Polyamid). Die Analyse ergab, dass der Ersatz der PA-Schicht durch PEF zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen um etwa 37 % führt, was auf die Recyclingfähigkeit des PET/PEF-Systems gegenüber der Nicht-Recyclingfähigkeit des PA-haltigen Systems zurückzuführen ist. Das PET/PEF-System trägt auch zu einer Verringerung des Bedarfs an endlichen Ressourcen bei (-37 % an fossilen Brennstoffen und -52 % an Mineralien und Metallen).

Kommerzialisierung des PEF-Marktes

PEF ist ein relativ neues Material und noch nicht kommerziell verfügbar. PET ist seit über 40 Jahren auf dem Markt und wird in großem Maßstab in einem sehr etablierten, nahezu maximal effizienten Verfahren hergestellt. Es ist zu erwarten, dass die Kommerzialisierung des PEF-Marktes zu erheblichen wirtschaftlichen, technologischen und ökologischen Optimierungen in der gesamten Wertschöpfungskette führen. Der Impact der pflanzlichen Rohstoffe könnte durch eine Umstellung auf lignozellulosehaltige Rohstoffe, wie Biomasse der zweiten Generation, weiter verringert werden.

Avantium Renewable Polymers testet dies im Rahmen des Peference-Projekts. Es soll bestätigt werden, dass im YXY-Verfahren Biomasse der zweiten Generation verwendet werden kann, sobald diese in ausreichenden Mengen und zu kommerziellen Preisen verfügbar ist. Eine Aktualisierung der LCA ist geplant. mg

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Eigenschaft von PEF im Vergleich zu PET
Foto: Nova-Institut
Eigenschaft von PEF im Vergleich zu PET