Die Anwendung von Mulchfolien ist essentieller Bestandteil einer nachhaltigen Landwirtschaft. Allerdings treten zunehmende Umweltprobleme mit der damit assoziierten Müllakkumulation sowie auch der Mikroplastikkontamination im Umweltsystem auf. Das Mikroplastik ist hierbei ein physikalisches Abbauprodukt der Mulchfolien, welches sich im Agrarökosystem, in den Böden, den Gewässern und potentiell auch in der Nahrungskette verteilt. Daher wird der Übergang zu bioabbaubaren Mulchfolien als wegweisende Lösung aus dieser Problematik angesehen. Allerdings sind die Abbauprodukte dieser abbaubaren Plastikformen und deren Implikationen bisher wenig erforscht und ihre Auswirkung auf das Umweltsystem kann nicht abgeschätzt werden. Das übergreifende Ziel dieses Projekt ist es daher zu untersuchen, ob und in welchem Umfang die Freisetzung dieser Abbauprodukte das Bodenmikrobiom und dessen Funktionen aber auch den pflanzlichen Metabolismus und die Wurzelexsudation beeinflusst. Um diese zu untersuchen identifizieren wir die Abbauprodukte mittels einer Inkubation der bioabbaubaren Folien in einem Modellbodensystem mit Inokulaten mikrobieller Bodengemeinschaften. Des Weiteren wird die Auswirkung dieser Abbauprodukte auf das System Pflanzen-Boden in einem Mesokosmusversuch eruiert. In diesem werden die Auswirkung auf bodenmikrobielle Gemeinschaften, deren Funktionen und die Wurzelmetabolite von Mais untersucht - alle Faktoren, welche essentiell für Nährstoffkreisläufe und die Bodenfruchtbarkeit verantwortlich sind. Isotopenmarkierte abbaubare und konventionelle Plastikfolien (z.B. 13C-Polyhydroxybutyrate (PHBs - gewonnen aus mikrobiellen Kulturen), 13C-Polyethylene) werden eingesetzt um die Dynamik des Abbaus und das Schicksal der Abbauprodukte im Boden zu verfolgen. Die Applikation von 13C-markierten PHBs auf Böden mit 14C-angereicherter mikrobieller Nekromasse (repräsentativ für die junge organische Bodensubstanz) wird es uns nicht nur ermöglichen potentielle Primingeffekte der Abbauprodukte zu quantifizieren, sondern auch, welche Pools der organischen Bodensubstanz hiervon besonders betroffen sind. All diese Studien finden auf repräsentativen koreanischen und deutschen Ackerböden statt. Das so generierte übergeordnete Verständnis der Auswirkungen bioabbaubarer Mulchfolien auf das Boden-Pflanze-System wird es uns erlauben Implikationen für das Agrarökosystem abzuschätzen. Diese Erkenntnisse werden zu grundsätzlichen Empfehlungen über eine nachhaltige Weiterentwicklung einer zukunftsorientierten Landwirtschaft beitragen.
Im Rahmen der 'biologischen Materialpruefung' wird im Laboratoriumsverfahren untersucht, inwieweit Kunststoffe gegenueber Mikroorganismen bestaendig sind oder ob sie Angegriffen oder Abgebaut werden koennen. Verwendet werden Reinkulturen niederer Pilze oder Bakterien, definierte Mischkulturen oder - z.B. beim Erd-Eingrabe-Verfahren - die natuerlichen Mikroorganismenfloren des Bodens. Es handelt sich nicht um ein streng abgegrenztes Thema, sondern um eine Reihe von Einzelthemen, deren Abgrenzungen - je nach Fragestellung - entweder durch die chemische Zusammensetzung der Kunststoffe oder aber durch deren Verwendungszweck (z.B. Dichtungsmaterialien, Folien) gegeben sind.
Die NL4P Compounding GmbH wurde im Februar 2014 zum Recycling von Kunststoffprodukten gegründet. Bei der Produktion von Klebefolien fallen jährlich tausende Tonnen Kunststoffreste an. Diese konnten bisher auf Grund des hohen Klebstoffanteils nur thermisch verwertet (Stand der Technik) und nicht stofflich wiederaufbereitet werden. Ziel des Vorhabens ist es, im Recyclingprozess den Klebstoff von den Kunststoffresten zu separieren und ein homogenes Granulat zu erhalten, welches erneut in die Kunststoffproduktion eingebracht werden kann. Die technische Innovation des Projekts besteht darin, mehr als 20 verschiedene mechanische, werkstoffliche und thermische Prozessschritte erstmalig miteinander zu kombinieren. Zunächst werden die Folienreste zerkleinert. Danach wird auf die porösen Materialklumpen ein Klebkraft reduzierender Stoff aufgetragen. Die Folienklumpen werden erhitzt. Der Kleber beginnt sich aufzuspalten (cracken) und zu entgasen. Die sich dabei bildenden Agglomerate werden abgekühlt und durch Gebläse von Feingut und Staub befreit. Im Extruder wird das Agglomerat vollständig aufgeschmolzen und homogenisiert. Zum Schluss wird der geschmolzene Kunststoff kontinuierlich durch eine Lochmatritze gepresst und von rotierenden Messern abgeschnitten. Das Re-Granulat wird zuerst im Wasserbad, danach im Luftstrom gekühlt und in Big-Bags verpackt. Dieses Verfahren soll für die Kunststoffe Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polyethylenterephtalat (PET) eingesetzt werden. Mit dem Vorhaben werden 4.500 Tonnen Kunststofffolien nicht in die Verbrennung gegeben, sondern einer stofflichen Verwertung zugeführt. Im Vergleich zum Stand der Technik reduzieren sich die CO 2 -Emissionen dadurch um nahezu 85 Prozent. Die absolute CO 2 -Reduzierung beträgt 3.870 Tonnen pro Jahr. Das innovative Verfahren könnte bei erfolgreichem Projektverlauf für Klebefolien aller Art Anwendung finden. Das Vorhaben trägt zur stofflichen Verwertung von klebestoffhaltigen Folienresten und damit zum Ressourcen- und Klimaschutz bei.
Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren
Umweltbereich: Klimaschutz
Fördernehmer: NL4P Compounding GmbH
Bundesland: Nordrhein-Westfalen
Laufzeit: seit 2016
Status: Laufend