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28.05.2015 1 nova-Institute www.bio-based.eu –1– Biokunststoffe als Lösung von Umweltproblemen? Fachgespräch Biokunststoffe Berlin, 22. Mai 2015 Michael Carus (Geschäftsführer) nova-Institut GmbH, Hürth (Cologne), Germany nova-Institute www.bio-based.eu –2–

Biokunststoffe als Lösung von Umweltproblemen?

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Page 1: Biokunststoffe als Lösung von Umweltproblemen?

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nova-Institute www.bio-based.eu– 1 –

Biokunststoffe als Lösung

von Umweltproblemen?

Fachgespräch Biokunststoffe

Berlin, 22. Mai 2015

Michael Carus

(Geschäftsführer)

nova-Institut GmbH, Hürth (Cologne), Germany

nova-Institute www.bio-based.eu– 2 –

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nova-Institut GmbH – SME

Revenue shares

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Selected customers from industry,associations and public as well aspolitical institutions

Automotive Industry: Brose, BMW,Mercedes/Daimler, Dräxlmaier, Faurecia, Ford,Johnson Controls, Quadrant, VW

Chemistry, plastics and other materials:Arizona Chemical, BASF, Corbion, ESE Expert,Evonik, FKuR, GreenFuture, Honeywell, IKEA,InfraServ, KOSCHE, LEIFHEIT, LOGOCOS,Teijin

Engineering: Coperion, FERROSTAAL,Reifenhäuser, Uhde-Inventa Fischer

Consulting: AFC Consulting (DE), BLEZATCONSULTING (FR), Clever Consult (BE),ClouPartners (DE), Ernst & Young (FR/DE),KPMG (MY), meó Consulting (DE)

Associations / Clusters/ NGOs:AVK,CEFIC, CLIB2021, European Bioplastics,EIHA, IAR, VHI, WWF

Ministries & Institutions: BfN (DE), BMELV(DE), DBU (DE), DEFRA (UK), DECC (UK),European Commission, FAO, FNR (DE),GIZ (DE), KfW (DE), NIA (TH), UBA (DE),Netherlands Enterprise Agency (NL), Ministry ofEconomic Affairs (NL)

Research Institutes: Fraunhofer UMSICHT(DE), HS Bremen (DE), IFEU (DE), INRA (FR),INNVENTIA (SE), Joint Research Centre (EU),London Imperial College (UK), Öko-Institut (DE),RAPRA (UK), VTT (FI), Wageningen UR (NL),Wuppertal Institut (DE)

Facts and Figuresabout nova-Institute

•Founded 1994 as a private and independentresearch institute

•25 employees – interdisciplinary,international team

•Turnover of over 2 Mio. € / year

•Member of various associations &committees

CEN/TC 411, “Bio-based Expert Group” in DGEnterprise & Industry, technical group of the “bio-based panel” and advisory board of CLIB2021

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Bio-based Economy – Services of nova-Institute

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microplastic-conference.eu

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Bio-based News

• Daily news onBio-based economyworld wide

• Free access!

• 2.000 readersevery day

The most important serviceof nova-Institute:

www.bio-based.eu/news

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Potenzial von Biokunststoffen

Welche Potenziale haben Biokunststoffe („bio-basierte Kunststoffe“) für dieUmwelt, Gesellschaft und Verbraucher?

•Die meisten bio-basierten Kunststoffen haben einen geringen Carbon-Footprintals petrochemische Kunststoffe; und natürlich einen geringen Verbrauch anfossilen, endlichen Rohstoffen.

•Sie schonen damit Klima und Ressourcen.

•Die bio-basierten Kunststoffe, die zusätzlich biologisch abbaubar sind, könnenweitere Umweltvorteile generieren – in spezifischen Anwendungen(„Mikropartikel-Problem). Und sie haben neben Recycling und thermischerVerwertung eine weitere „End-of-life“ Option.

•Bio-basierte Kunststoffen haben mehr Arbeitsplätze pro Tonne Kunststoffe, vorallem durch Arbeitsplätze im Agrar- / Forstbereich.

•Gibt es auch Bedenken?– Konkurrenz zu Lebensmitteln? (<0,1% der Agrarfläche – Fleisch 58%)– Noch kein Recyclingsystem? (können wir nie mehr einen neuen

Kunststoff einführen?)

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Biol. abbaubare und dauerhafte bio-basierte Kunststoffe (Auswahl)

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Europa fällt zurück

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Wer alles wissen will ...

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Das Mikropartikel-Problem

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OSPAR monitoring North Sea(2002-2008)

ICC-CampaignMediterranean Sea (2002-2006)

MARLIN Project Baltic Sea(2011-2014)

(c)

Plastic debris is dominating the marine litter issue

Source: Werner 2014

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Comparison of size classes anddesignation of marine litter

Diameter ofplastic marinelitter

Term Typical size of plastic inindustrial applications

> 25 mm Macroplastic Pre-products and end-products

5 – 25 mm Mesoplastic Pre-products andgranulates (pellets)

1 – 5 mm Large microplasticparticles

Granulates (pellets)

0.001 < 1 mm Small microplasticparticles

Microparticles in thecosmetics industry

Source: Essel et al. 2014

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Source: STAP (2011)

Effects of marine plastic litter on animal life

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Scientific evidence on negative impacts

Negative impacts on663 species reported(CBD 2012).

Components can betoxic or causeendocrine disruption(Rochman et al. 2013)

Absorbtion of persitentorganic pollutants(Teuten et al. 2007)

Accumulation of toxic substances in the foodweb (Cole et al. 2011)

Ivar do Sul & Costa (2014)

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Are there consequences for the consumer of shellfish?

Microplastics in cultured shellfish

1 portion(100g meat)

1 portion(250 g meat)

90 microplastics 50 microplastics

Source: Mikroplastik in der Umwelt, 2014-06-01Laboratory of Environmental Toxicology and Aquatic Ecology, Environmental Toxicology Unit (GhEnToxLab)www.ecotox.ugent.be - [email protected]

Per capita yearly consumption of shellfish = 2.3 kg (FAO 2012)

± 1000 particles ingested per year

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Quellen von Mikroplastik

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Source: Mikroplastik in der Umwelt, 01-06-2014 Laboratory of Environmental Toxicology andAquatic Ecology, Environmental Toxicology Unit (GhEnToxLab) www.ecotox.ugent.be [email protected]

Cosmetics

Synthetic clothing

Tiny plastic particles (< 1mm)

Plastic litter

Source of microplastics

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Primarymicroplastics:

Produced inmicroscopicsize forcosmetics

Secondary micro-plastics

Fragmentation ofmacroplastic

Tyre abrasion

Discharge offibres fromtextiles

Source of microplastics

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Microplastic particles are used in

shower gels and liquid soaps

skin care products

toothpaste

and many more products!

Microplastic in cosmetic products

Typical inclusion levels ofpolyethylene microparticlesreported in various cosmeticproducts range between:

0.05 % and 12 %

70 % of microplastic used incosmetics is > 450 μm

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Amounts of microplastic in cosmetic products

Germany Europe Source

496 3,125 Essel et al. 2014

671 4,130 Gouin et al. 2015

* in tonnes per year

No precise data available for microplastics in other products:

detergents, cleaning and maintenance products, blasting agents,inks and paints, food coatings, in medicine etc.

Sources for primary microplastics

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Sources for secondary microplastics

• Approx. 6.4 milliontonnes of plastic endup in the oceans everyyear (UNEP 2006)

• Wright et al. 2013)estimate that approx.10% of the annualplastics productionend up in the oceans:up to 27 milliontonnes per year

• 8 million tonnes(Jambeck et al. 2015)

Fragmentation of macroplastic debris

Source: Plastic Europe 2014

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A single garement can produce >1.900 fibres per wash (Browne et al.2011)

Around 35,6 billion laundry loadsare performed every year in Europe

Approx. 120 Gramm per capita peryear are reported as emissions fromhouseholds in Norway (Mepex 2014)

Estimations for Germany report 9.600tonnes per year

Discharge of synthetic fibres from textiles

www.life-mermaids.eu

Sources for secondary microplastics

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Sources for secondary microplastics

Most of the rubber elastomers used are a mixture of natural andsynthetic rubber

Around two thirds of synthetic rubber manufactured is made intotyres

60,000 - 111,000 tonnes of microplastics can arise due to tyreabrasion in Germany each year

Abrasion of synthetic rubber tyres

Source: Hillenbrand et al 2005; Fuchs et al. 2010

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Sources of microplastic particles

Source: MEPEX 2015

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Sources of microplastic particles

Source: MEPEX 2015

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Essel et al. 2014

Comparison of sources for primary and secondarymicroplastics

Source Germany Europe

Cosmetic products 496 3,125

Fragmentation ofplastic debris

1,200,000 – 2,000,000 3,400,000 – 5,700,000

Tyre abrasion 60,000 – 111,000 375,000 – 693,750

Discharge ofsynthetic fibres

9,600 60,000

* in tonnes per year

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Was können bio-basierte Kunststoffezur Lösung beitragen?

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In Germany, over 90% of households are

connected to the sewage system

Initial, non-representative studies indicate

that wastewater treatment plants capture

over 90% of the microplastics found in

wastewater (HELCOM 2014)

Mintening et al. (2014) found that between 86

and 8,851 microplastics could be detected

per cubic metre of purified water

How many microplastic particles are discharged withwastewater into the oceans?

Source: HELCOM 2014

Solutions for microplastics

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Mulchfolien, Clips und ObstaufkleberUmweltvorteile: Gebote und Verbote?

Pictures: BASF ecovio®, Metabolix, SAI BioTAK

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Rasentrimmer, Schmutzradierer, BrettUmweltvorteile: Gebote und Verbote?

Pictures: nova-Institut

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Baumschutz, Waldschilder, BinderUmweltvorteile: Gebote und Verbote?

Pictures: nova-Institut

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GeisternetzeSchwierige Substitution

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Immer mehr synthetische Textilien ... besserwären Natur- und Cellulosefasern oder biol.

abbaubare bio-basierte Polymere!

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nova-Institute www.bio-based.eu– 46 –

Page 24: Biokunststoffe als Lösung von Umweltproblemen?

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Thank you for your attention!