Bananen zählen zu den beliebtesten und am häufigsten verzehrten Früchten weltweit – und sie sind nach Reis, Weizen und Mais die am vierthäufigsten angebaute Kulturpflanze. Doch was hat diese tropische Frucht mit dem Kampf gegen die globale Plastikmüllkrise zu tun?
Möglicherweise eine ganze Menge, meint zumindest Srinivas Janaswamy, außerordentlicher Professor für Lebensmittelchemie an der South Dakota State University.
Wie Janaswamy unterstreicht, würden viele Verbraucherinnen und Verbraucher täglich mindestens eine Banane essen. „Nach dem Verzehr wird die Schale einfach weggeworfen. Aber was wäre, wenn wir für die Schale eine Verwendung finden könnten, die gleichzeitig hilft, Plastikmüll zu vermeiden?“ Seit einigen Jahren untersucht Janaswamy, wie landwirtschaftliche Nebenprodukte wie Bananen- oder Avocadoschalen zur Herstellung biologisch abbaubarer Folien genutzt werden können – also Verpackungsmaterialien mit plastikähnlichen Eigenschaften, die sich in der Umwelt zersetzen. Eines der größten Probleme herkömmlicher, auf Erdöl basierender Kunststoffe ist ihre mangelnde Zersetzbarkeit. So kann es bis zu 20 Jahre dauern, bis sich eine Plastikverpackung – etwa eine Tüte – zersetzt. Da nur ein sehr geringer Anteil an Plastik recycelt wird, landet der Großteil auf Mülldeponien oder in der Umwelt – mit gravierenden gesundheitlichen und ökologischen Folgen. Eine Alternative mit ähnlichen Eigenschaften, die sich jedoch schneller abbaut, könnte einen wichtigen Beitrag zur Lösung der Plastikmüllproblematik leisten. „Insgesamt erfordert die mangelnde Abbaubarkeit von Plastik und deren Auswirkungen auf Umwelt und Gesundheit Maßnahmen, dies zu ändern – und zwar durch eine realistische Alternative“, so Janaswamy. Bananenschalen würden dabei als als vielversprechendes und kostengünstiges Material hervorstechen.“
Bananen als Rohstofflieferant
Da Bananen weltweit in großen Mengen angebaut werden, fallen entsprechend viele Nebenprodukte an. Laut Janaswamy entstehen auf Bananenplantagen rund 220 t Rückstände pro Hektar. Diese Rückstände bestehen größtenteils aus lignozellulosehaltigem Material – einem wichtigen Ausgangsstoff für biologisch abbaubare Folien. „Lignozellulosehaltige Rückstände aus biologischen Abfällen sind ein vielversprechernder Rohstoff für die Herstellung von Biokunststoffen“, erklärt Janaswamy. Sie zeichnen sich dadruch aus, dass sie über eine robuste Struktur verfügen, biologisch abbaubar und ungiftitg sind und eine geringe Dichte haben. Die Bananenschale, die fast immer entsorgt wird, sei deshalb nahezu ideal geeignet. „Jährlich entstehen rund 36 Mio t Bananenschalen – die allermeisten werden einfach weggeworfen“, so Janaswamy. „Die lebensmittelverarbeitende Industrie entsorgt bei der Herstellung von Chips, Mehl, Saft, Marmelade, Babynahrung und anderen aus Bananen hergestellten Produkten große Mengen an Bananenschalen auf Deponien. Eine sinnvollere Nutzung wäre nicht nur ökologisch, sondern könnte auch wirtschaftliche Vorteile für die Landwirtschaft bringen. Natürlich müssen wir auch eng mit den Bananenverarbeitern zusammenarbeiten, um die benötigten Mengen an Schalen zu erhalten“, betont Janaswamy. Die Verfügbarkeit der Nebenprodukte sei dabei kein grundsätzliches Problem, vielmehr gehe es um die Schaffung von Strukturen zur Sammlung und Weiterverarbeitung. Hinzu komme, dass die Bananenproduktion zwischen 2010 und 2020 um 10 % gestiegen sei und in den nächsten Jahre weiter wachsen werde. Gleichzeitig steige der Bedarf an Verpackungsmaterial für verarbeitete und abgepackte Lebensmittel. Daher bestehe dringender Bedarf an umweltfreundlichen, plastikähnlichen Verpackungen. In einer Studie haben Janaswamy und Mominul Hoque, wissenschaftlicher Mitarbeiter an der SDSU, gezeigt, wie sich aus Bananenschalen biologisch abbaubare Folien herstellen lassen – ein möglicher Ersatz für erdölbasierte Verpackungskunststoffe.
Von der Schale zur Plastikfolie
Das Forschungsteam zerkleinerte die Bananenschalen zunächst in einem Mixer zu einem Brei. Anschließend wurde – wie schon bei früheren Versuchen mit Avocadoschalen, Kaffeesatz und Switchgras – das lignozellulosehaltige Material durch ein chemisches Verfahren extrahiert. Die gewonnenen Fasern wurden anschließend gebleicht, destilliert, behandelt und zu einer Folie verarbeitet. Nach dem Trocknen wurde das Material analysiert. „Die Folien sind stabil, durchsichtig und zersetzen sich bei einer Bodenfeuchtigkeit von 21 % innerhalb von 30 Tagen“, erklärt Janaswamy. „Diese Ergebnisse eröffnen neue Möglichkeiten, Bananenschalen und andere Obstverarbeitungsrückstände für biologisch abbaubare Verpackungen einzusetzen.“ Transparenz sei eine zentrale Eigenschaft von Verpackungsfolien – Verbraucher bevorzugen transparente Verpackungen, um die Frische von Lebensmitteln beurteilen zu können. In dieser Studie waren die Folien transparenter als frühere Varianten aus anderen Rohstoffen. Auch die Werte für Zugfestigkeit und Dehnbarkeit – wichtige Indikatoren für die Eignung als Verpackungsmaterial – hätten überzeugt: Die Zugfestigkeit der getesteten Folien lag bei über 30 MPa, was über den Werten handelsüblicher Einkaufstüten liege. „Die aus Bananenschalenfasern hergestellten Folien weisen eine Zugfestigkeit von über 30 MPa auf – ein vielversprechender Wert für Verpackungsanwendungen“, sagt Janaswamy.
Praxislösung für die Industrie in Reichweite
Insgesamt, so erklärte Janaswamy auch auf Nachfrage des Fruchthandel Magazins, würden die Eigenschaften darauf hindeuten, dass sich Bananenschalen tatsächlich als Ausgangsmaterial für biologisch abbaubare Folien eignen. Auch eine industrielle Umsetzung scheint in Reichweite. „Es gibt also keine Hürden für die Kommerzialisierung, aber einige Schritte müssen überprüft werden“, erklärt Janaswamy. „So verwenden wir bspw. Zinkchlorid, um den Bananenschalenextrakt zu lösen, und später Kalziumchlorid und Glycerin, um die Filmfestigkeit zu verbessern, sowie Ethanol, um den Film zu regenerieren. Im Moment können wir 95 % des Ethanols zurückgewinnen, aber wir müssen noch das gelöste Zinkchlorid, Kalziumchlorid und Glycerin aus der Lösung extrahieren. Bald nach Abschluss dieses Schritts werden wir mit der großtechnischen Herstellung von Folien fortfahren.“ Darüber hinaus betont der Forscher, dass das Verfahren grundsätzlich auch auf andere Rohstoffe übertragbar sei: „Ja, das Verfahren lässt sich problemlos auf alle Fruchtschalen oder Pflanzenabfälle übertragen. Derzeit arbeiten wir mit pflanzlichen Abfällen wie u.a. Kürbis und Spargel.“ Auch hinsichtlich der Markteinführung zeigt sich Janaswamy optimistisch: „Ich bin fest davon überzeugt, dass die breite Öffentlichkeit unsere biologisch abbaubaren Folien begrüßen wird, da sie sich der Problematik von Kunststoffverpackungen sehr wohl bewusst ist, insbesondere im Hinblick auf das Vorhandensein von Mikroplastik und Nanoplastik und deren schädliche Auswirkungen auf Mensch und Umwelt. Daher glaube ich, dass Unterstützungsprogramme oder Anreize nicht notwendig sind. Aufklärung über biologisch abbaubare Folien wäre jedoch hilfreich. Unsere Forschung mit umweltfreundlichen und recycelbaren Chemikalien zeigt einen vielversprechenden, wirtschaftlich tragfähigen und nachhaltigen Weg zur Herstellung von Biokunststoffen – ein wichtiger Beitrag zur Kreislauf-Bioökonomie“, so Janaswamy abschließend. dsch
Die Grundinformationen dieses Artikels sind einem Beitrag von Addison DeHaven, Research Communications Coordinator an der South Dakota State University, entnommen. Der Text wurde mit weiteren Informationen, die das Fruchthandel Magazin von Prof. Srinivas Janaswamy erhalten hat, ergänzt.
