Cellulose-Folien werden als Alternative zu Folien aus Erdöl immer wichtiger

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Der Grundstoff für Cellulose-Folien wird aus Holz oder anderen Pflanzen wie Stroh oder Baumwolle gewonnen. Cellulose ist ein Polysaccharid, also ein Vielfachzucker. Es kommt in den Zellwänden fast aller Pflanzen vor und ist damit die häufigste auf der Erde vorkommende, organische Verbindung. Die bekannteste und verbreitetste Verwendung von Zellulose ist die Papierherstellung. Auch für die Herstellung von Folien wird Cellulose vermehrt genutzt, weil damit Folien aus nachwachsenden Rohstoffen möglich werden. Neben der Herstellung aus pflanzlichen Grundstoffen ist heute auch eine chemische Synthese von Cellulose möglich. Letztere wird insbesondere für die Herstellung von Textilfasern wie zum Beispiel Viskose genutzt.

Welche Folien können aus Cellulose erzeugt werden?

Die erste aus Cellulose hergestellte Folie war das Zelluloid, das bereits im 19. Jahrhundert hergestellt wurde. Es war gleichzeitig das erste Thermoplast, das entwickelt wurde. Bekannt wurde es vor allem als Material für Filme.

Anfang des 20. Jahrhunderts wurde dann Zellglas entwickelt, das unter dem Markennamen Cellophan bekannt wurde und bis in die 1950er Jahre die dominierende Folie in der Lebensmittelverpackung wurde.

Im Laufe der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden Zelluloidfilme durch Filme aus Acetatfolie ersetzt. Folien aus Di- und Tri-Acetat werden heute vermehrt auch in der Verpackungsindustrie eingesetzt, um eine kompostierbare Alternative zu petrochemischen Folien zu bieten, die aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt wird.

Zelluloid – der Beginn der Folienproduktion aus Cellulose

Zelluloid wird aus Cellulosenitrat mit Hilfe von Campher hergestellt. Es gilt als das erste Thermoplast, das sich gut formen und schmelzen ließ. Bereits 1856 erstmals hergestellt, wurde es ab Ende des 19. Jahrhunderts vorwiegend als Ersatzprodukt für hochwertige Naturmaterialien wie Elfenbein, Bernstein, Ebenholz oder Schildplatt eingesetzt. Der Einsatz als Filmmaterial revolutionierte dann zunächst die Fotografie und ermöglichte erst die Entwicklung von Filmen für bewegte Bilder. Die hohe Entzündlichkeit von Zelluloid bewirkte dann bis Mitte des 20. Jahrhunderts das Aus für Zelluloid in der Filmproduktion. Weiterhin werden Tischtennisbälle aus Zelluloid gefertigt, obwohl es auch hier bereits eine weniger feuergefährliche Alternative gibt. Die Schäfte von hochwertigen Füllern oder anderen Schreibgeräten werden nach wie vor gerne aus Zelluloid gefertigt, weil die angenehme Haptik mit anderen Kunststoffen nicht erreichbar ist.

Zellophan – die erste Folie als Massenware

Zellophan aus Zellglas, das sich vom Markennamen Cellophan herleitet, wurde 1908 erfunden und setzte sich schnell als Verpackungsfolie für Lebensmittel durch. Bis in die 1950er Jahre war es nahezu die einzige Verpackungsfolie, die für Lebensmittel geeignet war. Erst die Markteinführung von Folien auf Erdölbasis wie Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) oder Polyester (PET) verdrängte Zellophan aus dem Lebensmittelmarkt. Die Folie wird sehr aufwändig aus einem Cellulosebrei namens Holzpulpe hergestellt, wobei Natronlauge, Schwefelkohlenstoff, Schwefelsäure und sehr viel Wasser gebraucht wird. Für die meisten Verwendungsarten wird Glycerin als Weichmacher beigefügt. Der aufwändige und teure Produktionsprozess bewirkt, dass die Folie mit sehr guten Eigenschaften für die Lebensmittelverpackung fast vom Markt verschwunden war. Heute erlebt Zellophan aufgrund seiner Herstellung aus nachwachsenden Rohstoffen eine Renaissance und es wird an umweltschonenderen Herstellungsmethoden geforscht.

Moderne Folien auf Cellulosebasis – Acetatfolien

Auch Celluloseacetat wurde bereits im 19. Jahrhundert entwickelt und es wurde in vielerlei Richtungen geforscht, um den Kunststoff wirtschaftlich zu nutzen. Anfang des 20. Jahrhunderts gelang es dann, Textilfasern auf Grundlage von Celluloseacetat zu erzeugen. Außerdem lösten Acetatfilme wegen ihrer geringeren Brennbarkeit nach und nach das Zelluloid bei Filmen ab. Im Herstellungsprozess wird zunächst Cellulosetriacetat (CTA) hergestellt, dass anschließend in Hydrolisierungsverfahren in Acetate mit niedrigerem Veresterungsgrad umgewandelt werden kann. Folien werden sowohl aus CTA wie auch aus Cellulosediacetat (CDA) hergestellt. Cellulosediacetatfolie wird für Sichtfenster in Verpackungen, Fensterlaminierungen und Drucklaminierungen eingesetzt. CTA wird zum Beispiel für Filme oder für LC-Displays verwendet. Auch Frischhaltefolien oder Etiketten werden aus dem Material hergestellt.

Ist Cellulose-Folie umweltfreundlich?

Zunächst einmal: Alle Cellulose-Folien basieren auf dem nachwachsenden Rohstoff Holz und haben damit in der Klimabilanz einen Vorsprung vor Folien, die aus fossilen Rohstoffen wie Erdöl hergestellt werden. Nur das zuvor von den Pflanzen aufgenommene CO2 wird bei der Zersetzung des Materials wieder freigesetzt. Bei der Produktion treten allerdings erhebliche Unterschiede bei der Umweltbelastung auf. Während Zellophan viele Hilfsstoffe und sehr viel Wasser im Produktionsprozess verbraucht, ist die Herstellung von Acetatfolie deutlich einfacher. Das verwendete Aceton kann zu großen Teilen zurückgewonnen und wiederverwendet werden. Korrekte Umweltbilanzen, ob eine Cellulose-Folie oder ein entsprechendes Produkt auf Erdölbasis auf den gesamten Produktzyklus hin gesehen umweltfreundlicher sind, können nur für genau definierte Einsatzzwecke erstellt werden.

Die Entsorgung von Cellulose-Folien

Da Zelluloid heute nur noch in sehr geringem Maße verwendet wird, stellt sich die Entsorgungsfrage kaum. Allerdings stehen Konservatoren und Museumsleute rund um die Welt vor dem Problem Filme auf Zelluloid und auch auf dem Nachfolgematerial CTA vor dem Verfall zu bewahren.

CDA-Folien und Zellophanfolien sind grundsätzlich kompostierbar, Zellophan kann auch im Altpapier entsorgt werden. Belastbare Recyclingverfahren bestehen für Kunststoffe auf Cellulosebasis noch nicht. Hier haben Folien aus erdölbasierte PET durch sein umfangreiches und erprobtes Recyclingsystem sicherlich einen Vorteil vor den Kunststoffen auf Cellulosebasis.