Gastkommentar

Vasiliki-Maria Archodoulaki © ́Technische Universität Wien
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Dossier

"Upcycling-Strategien für eine kreislauforientierte Gesellschaft"

Gastkommentar

27.09.2018
  • Wien (Gastkommentar) - Verpackungen aus Kunststoff sind aus unserem Leben als KonsumentInnen nicht mehr wegzudenken. Besonders im Lebensmittelbereich werden sie dazu verwendet, um Güter vor Umwelteinflüssen zu schützen. Dadurch tragen Kunststoffe auch dazu bei, unser Leben einfacher zu machen und haben aufgrund ihrer geringen Dichte einen positiven Effekt auf den Energieverbrauch beim Transport.

  • 17 Masseprozent der Verpackungsmaterialien bestehen aus Kunststoffen, die wiederum 50 Prozent aller Konsumgüter verpacken. Besonders Thermoplaste finden in der Sparte Verpackungsmaterialien zu einem großen Teil – nämlich mit mehr als 50 Prozent – ihre Anwendung. Polyethylen (PE) und Polypropylen (PP) dominieren und bilden fast die Hälfte des gesamten Kunststoffgebrauchs weltweit und in Europa. Polypropylen ist in Europa mit 19,9 Prozent das zweitwichtigste Polymer (PlasticsEurope). Trotz ihrer geringen Dichte zeigen Kunststoffe gute mechanische Eigenschaften und bieten große Designfreiheit sowie einfache und kostengünstige Produktionsmöglichkeiten.

  • Diese Werkstoffgruppe weist mittlerweile eine unglaubliche Erfolgsgeschichte auf. Nachteilig ist allerdings, dass viele Kunststoffverpackungen aufgrund der relativ kurzen Einsatzdauer ausschließlich auf den Haushaltsmüllbergen Europas enden und nicht in den Werkstoffkreislauf zurückgeführt werden. Im Vergleich dazu: Verpackungen aus Metall, Glas und Papier werden zum Großteil vom Restmüll getrennt und wiederverwertet. Die Recyclingquoten liegen bei rund 80 Prozent. Derartige Quoten sind für Kunststoffe im Moment nicht erreichbar. Nur das Recycling von Polyethylenterephthalat (PET) kann den hohen technologischen Stand eines sogenannten Closed Loop-Recyclings erreichen.

  • 2015 wurden in Europa 241 Mio. Tonnen Siedlungsabfälle behandelt. Die Menge der recycelten Abfälle stieg von 25 Mio. Tonnen (52 kg/Kopf) im Jahr 1995 auf 69 Mio. Tonnen (137 kg/Kopf) im Jahr 2015 mit einer durchschnittlichen jährlichen Steigerungsrate von 5,4 Prozent. Der Anteil der insgesamt recycelten Siedlungsabfälle stieg von 11 Prozent auf 29 Prozent (Eurostat).

  • Die Hälfte der Kunststoffabfälle landet laut dem deutschen Fachverband Kunststoffrecycling im Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung (BVSE) immer noch in der thermischen Verwertung. Hier ist aus Sicht der Verfasserin eine weitere Sensibilisierung der Bevölkerung notwendig: Die Vermeidung (z.B. weniger To go-Verzehr, weniger Versand etc.) anstatt einer nachträglichen Entsorgung sollte vorrangig angestrebt werden.

  • An dieser Stelle sollen drei weitere Aspekte berücksichtigt werden: Erstens landen Leichtverpackungen (Weißblech, Aluminium, Kunststoffe) wegen ihres Gewichtes nicht immer im Müll. Zweitens, eine Studie aus 2012 in Deutschland (Dehoust, G./Christiani, J; UBA 40/2012) hat gezeigt, dass Leichtverpackungen generell im städtischen Bereich niedrige Erfassungsquoten von lediglich 32 bis 51 Prozent erzielen. Als Ursache gilt der hygienisch bedingte Einfluss durch das Füllgut, der weitestgehend werkstoffinvariant ist. Die niedrigsten Erfassungsquoten gibt es generell für Verpackungen, die überdurchschnittlich oft für pastöse Lebensmittel verwendet werden und die entsprechend schwierig zu entleeren sind. Drittens ist - aus der Sicht der Verfasserin - die Bereitschaft zur ordnungsgemäßen Entsorgung solcher Leichtverpackungen durch die Bürgerinnen und Bürger nicht immer vorhanden, da kein Erwerbs- sondern ein Entledigungsinteresse im Mittelpunkt steht. Dort setzt auch der Gesetzgeber an, in dem er beispielsweise für Plastiktragetaschen verpflichtende Preise vorschreibt.

  • Ein politischer-regulatorischer Ansatz zur Förderung neuer, auf modernen Werkstoffen basierenden Produkten ist es die Produkt- und Recyclingphase bereits beim Entwerfen eines neuen Produkts einzubeziehen. Das ist auch daran zu erkennen, dass die EU z.B. für die Automobilbranche eine hohe stoffliche Recyclingquote festgelegt hat, zu deren Erreichung nur der gesamtheitliche Blick von der Produktion über den Gebrauch bis hin zur Nachgebrauchsphase nötig ist. Es ist wichtig, in diesem Zusammenhang Strategien und Methoden zu entwickeln, welche die Rentabilität eines Produktes in der Nachgebrauchsphase steigern. Durch die Erschließung neuer Wertschöpfungspotenziale sollen die Erträge erhöht und die Kosten gesenkt werden (Stichwort: Upcycling).

  • Die Anfang des Jahres angenommene europäische Strategie für Kunststoffe ist Teil des Übergangs zu einer stärker kreislauforientierten Wirtschaft (Quelle: European Commission). Nach den Plänen sollen ab 2030 alle Kunststoffverpackungen auf dem EU-Markt recyclingfähig sein. Der Verbrauch von Einwegkunststoffen wird reduziert und die Verwendung von Mikroplastik beschränkt.

  • Kunststoffrecycling-Prozesse werden prinzipiell in vier Kategorien unterteilt: Wiederverarbeitung für sortenreine Abfälle, mechanisches Recycling, chemisches Recycling und Verbrennung. Beim mechanischen Recycling werden die physikalischen Eigenschaften verändert. Die dazu erforderlichen Prozessschritte können den Kunststoff schädigen. Durch den Abbau der Polymerkette von Polypropylen (PP) und PP-Blends kommt es zu einem Verlust der Produktqualität durch ungünstige Entwicklung der mechanischen Eigenschaften. Das so entstehende oftmals zweitklassige Eigenschaftsprofil kann durch Herstellung von Kompositwerkstoffen und Einstellen der gewünschten mechanischen Eigenschaften abgefedert werden. Diese Strategie sowie die Rückgewinnung von Betriebsstoffen oder Rohstoffen durch "chemisches Recycling" oder die Gewinnung der hohen gespeicherten chemischen Energie in den Kohlenwasserstoff-Verbindungen im Rahmen der "Energierückgewinnung" stellen zwar sehr gängige Methoden im Bereich der Abfallwirtschaft dar, können und sollten jedoch immer am Ende eines sehr langen Produktlebenszyklus stehen.

  • Um den Werkstoff wiederaufzuwerten, muss ein Wiederaufbau der Polymerkette des Polypropylens erfolgen. Eine effiziente Ressourcen- und Rohstoffnutzung wird durch Einbau einer Langkettenverzweigung (engl. "Long Chain Branching" kurz LCB) an die Hauptkette erreicht.

  • Im Rahmen des Projekts "Upcycling von Polypropylen" wird der Verlust der mechanischen Eigenschaften aufgrund der Abnahme der Molmasse kompensiert, indem eine Langkettenverzweigung (LCB) an die Hauptkette von Polypropylen angehängt wird. Durch diese Strukturmodifikation käme es zu einer stofflichen Verwertbarkeit einer weiteren großen Fraktion an Kunststoffverpackungsabfällen im Hausmüll: dem Polypropylen.

  • Ermöglicht wurde das Projekt durch das TU Wien-eigene Förderprogramm "Innovative Projekte", mit dem die TU Wien besonders ambitionierte, zukunftsweisende, interdisziplinäre Forschungsideen fördert.

  • Weitere Informationen: http://go.apa.at/ouRKJHzH

Zur Person

Vasiliki-Maria Archodoulaki, Technische Universität (TU) Wien, Institut für Werkstoffwissenschaften und Werkstofftechnologie

Vasiliki-Maria Archodoulaki ist ao. Univ. Prof. am Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie an der TU Wien tätig und leitet die Forschungsgruppe „Strukturpolymere“. Sie studierte Kunststofftechnik an der Montanuniversität Leoben und promovierte ebenfalls dort. Ihre Habilitation (an der TU Wien) befasste sich mit der Thematik der Alterung und Recycling von Polymeren. Das Projekt wurde mit dem Energy Globe Austria 2018 (Sieger in der Kategorie "Sustainable Plastics") prämiert.

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