Recycling – eine Lösung des Plastik-Problems?

Wir trennen unseren Müll seit vielen Jahren und sammeln Verpackungsmüll aus Kunststoff entweder in Gelben Säcken oder in der Gelben Tonne. Angefangen hat das mit einer Verordnung der Bundesregierung, die die Verpackungswirtschaft an den Kosten der Entsorgung beteiligen wollte, um dadurch die kommunale Müllentsorgung zu entlasten. Die Unternehmen der Verpackungswirtschaft gründeten daraufhin den „Grünen Punkt“, eine Firma, die das Einsammeln und das Recycling der Verpackungen organisieren und durchführen sollte.

Die Kosten für die Entsorgung der Verpackungen werden seitdem auf die Produkte umgelegt und so von den Konsumenten getragen. Man zahlt also einmal jedes Jahr die Entsorgungsgebühr an die Kommune und über die eingekauften Produkte zahlt man eine weitere Entsorgungsgebühr an die Entsorgungswirtschaft. Man glaubte bei der Einführung des „Grünen Punktes“, den Stein der Weisen und damit den Einstieg in die Kreislaufwirtschaft gefunden zu haben. Doch – stimmt das?

Metalle, Glas und Papier bzw. Pappe sind Stoffgruppen, die man gut zur Wiederverwertung einsetzen kann. Bei Kunststoffen sieht das etwas anders aus, denn um Kunststoffe wiederzuverwenden, müssen sie sortenrein sein. Auf vielen Plastikprodukten sieht man ein Symbol mit einer Buchstabenkombination. Eine Auswahl dieser „Recyclingcodes “ findet man z. B. auf der Seite der Verbraucherzentrale.

Der erste Schritt im Recycling ist also, den Kunststoffabfall nach Sorten zu trennen. Das ist in Kunststoffbetrieben, wo beim Spritzen der Kunststoffteile im Extruder immer Reste übrigbleiben, kein Problem, obwohl auch dieser Abfall nicht für denselben Zweck wieder eingesetzt werden kann. Durch das Erhitzen im Extruder wird ein Teil der Kunststoffmoleküle verändert, das äußert sich dann beim erneuten Verwenden in veränderten Eigenschaften des Kunststoffs. Man muss daher beim erneuten Verwenden Neukunststoff zusetzen, damit der Kunststoff die geforderten Eigenschaften besitzt.

Wenn das bei Produktionsabfall schon nicht ganz einfach ist, wird es bei Verpackungsmüll sehr schwierig. In der Schweiz z. B. versucht man, die Kunststoffabfälle bereits von den Verbrauchern vorsortieren zu lassen. Hier gibt es gesonderte Sammelstellen für PET-Getränkeflaschen. Mehr dazu könnt ihr auf dieser Seite lesen.

Aber auch beim sortenreinen Sammeln von PET-Flaschen sammelt man nicht nur PET sondern ebenfalls Polyethylen (PE) oder Polypropylen (PP), Kunststoffe, aus denen die Verschlusskappen sind. Noch schwieriger wird es bei Verpackungen, die aus Kunststoffgemischen bestehen z. B. die Multilayer, Folien, die aus mehreren Lagen unterschiedlicher Kunststoffe bestehen. Man möchte damit u. a. verhindern, dass Sauerstoff durch die Verpackung dringt oder Kohlenstoffdioxid entweicht. Aufgrund dieses Problems wird selten Bier in PET-Flaschen abgefüllt.

Wie bereits angesprochen, müssen die eingesammelten Verpackungen zunächst einmal gereinigt und sortenrein getrennt werden. Eine Möglichkeit besteht darin, die Verpackungen zu schreddern, also in sehr kleine Schnipsel zu schneiden, und diese dann entsprechend der physikalischen Eigenschaften der Kunststoffe wie z. B. der Dichte zu trennen. Eine Fraktion, die nur aus einer Kunststoffsorte besteht, wird dann in einen Extruder gegeben. Der geschmolzene Kunststoff wird zu Düsen transportiert. Ein Messer schneidet dann den dort austretenden Kunststoff ab, sodass kleine perlförmige Stücke entstehen, das Granulat. Dieses kann wieder in einem Extruder zu Formteilen gepresst oder zu Fäden gesponnen werden.

Der Kunststoff, aus dem PET-Flaschen sind, PolyEthylenTerephthalat, ist ein Polyester aus dem Fasern für Sportkleidung (z. B. Diolen) und auch Teppichböden hergestellt werden. Für Vlies und auch Teppichböden braucht man nicht so lange Fasern, somit eignen sich diese für den Einsatz von recyceltem Kunststoff. Für neue PET-Flaschen benötigt man meist den Zusatz von Neumaterial, um die benötigten Eigenschaften zu halten.

Kann man gemischte Plastikabfälle nicht trennen, bleiben drei Möglichkeiten:
• Heiß verpressen, so stellt z. B. eine Firma Eisenbahnschwellen her
• „Thermisch recyceln“, d. h. verbrennen in der Zementindustrie oder zur Energiegewinnung in der Müllverbrennungsanlage
• Zersetzen der Kunststoffe zu einem „Recyclingöl“, das man fraktioniert destillieren und wie Rohölfraktionen verarbeiten kann (s. u.)

Für das Recycling duroplastischer Kunststoffe und Verbundstoffe (faserverstärkte Kunststoffe) bestehen nur die beiden letztgenannten Möglichkeiten.

Als chemisches Recycling bezeichnet man Verfahren, die auf eine Zerstörung der eigentlichen Kunststoffe abzielen, z. B. eine Zerlegung der POLYmere in MONOmere, im Idealfall in die Molekülsorten, aus denen die Kunststoffe entstanden sind. Die Verfahren, die hier zum Zuge kommen, sind größtenteils bereits im industriellen Maßstab möglich. Allerdings benötigen sie sehr viel Energie, was die Produkte teuer macht. Zurzeit sind sie wesentlich teurer als Produkte direkt aus Erdöl, was eine Anwendung erschwert. Für das Recycling stehen zwei Verfahren zur Verfügung: die Pyrolyse und die Solvolyse.

Bei der Pyrolyse werden die Kunststoffe (sie müssen nicht sortenrein sein) unter Sauerstoffausschluss hoch erhitzt. Es entstehen gasförmige und flüssige Stoffgemische, die wieder zur Synthese von Kunststoffen oder als Treibstoffe (Benzin, Diesel) eingesetzt werden können. Bei der Solvolyse werden die Polymere durch eine Kombination von Lösungsmitteln („Solventien“) und Säuren oder Basen zu Monomeren zersetzt. Die Solvolyse wird vorwiegend bei Kunststoffen angewandt, die andere Atome als Kohlenstoff und Wasserstoff enthalten, wie z. B. Polyurethan (PU), aus dem u. a. Matratzen hergestellt werden. Auch dieses Verfahren ist energieintensiv, die Solvolyse wird bei Temperaturen zwischen 150 und 300 °C unter Mitwirkung von Katalysatoren durchgeführt.

Wie im Boots- und Schiffbau werden auch bei der Konstruktion von Rotorblättern von Windrädern Faserverbundwerkstoffe eingesetzt, eine Verbindung aus zwei Hauptkomponenten, einem Epoxidharz als Matrix und verstärkende Fasern aus Glas oder Kohlenstoff. Derartige Materialien konnten bislang kaum vernünftig recycelt werden. Die mechanische Zerlegung der Blätter war kaum möglich, die fehlende Recyclingmöglichkeit der in einigen Jahren in größerer Zahl anfallenden Rotorblätter bereitete den Fachleuten Kopfzerbrechen (Quelle: GEO).

Doch mittlerweile scheint es dänischen Forschern gelungen zu sein, Rotorblätter zu recyceln. Der Hersteller von Windkraftanlagen „Vestas“ will in einem zweistufigen Prozess das Verbundmaterial in Fasern und Epoxidharz trennen und das Epoxidharz (solvolytisch) so zerlegen, dass die Produkte wieder eingesetzt werden können (Quelle: heise). Zukunftsmusik? Man wird auf jeden Fall schnell eine Möglichkeit des Recyclings von Verbundmaterialen finden müssen, denn eine Deponierung ist laut Bundesgesetz nicht erlaubt.

Produktempfehlung

Mit dem Kapitel 10 („Kunststoffe“) des Lehrwerks könnt ihr das Thema im Unterricht bearbeiten.