Werkstoffliche Verwertung ist die Aufbereitung von Altkunststoffen zu neuen Rohstoffen oder direkt zu neuen Formteilen. Der chemische Aufbau der Makromoleküle bleibt dabei erhalten.
Das Verfahren liefert bei sortenreinen Abfällen aus Produktion oder
Verarbeitung vollwertige Rohstoffe. Problematischer ist es, Kunststoffe
aus gebrauchten Produkten werkstofflich wiederzugewinnen. Einerseits fallen
sie nicht sauber und sortenrein an, andererseits sind die chemischen Strukturen
möglicherweise durch Oxidation mit Luftsauerstoff, UV-Strahlung oder
Wärmebelastung geschädigt. Dies schränkt die Qualität
des gewonnenen Rohstoffs und damit der daraus gefertigten Produkte erheblich
ein und macht sie aufgrund des hohen Aufwands bei der Wiederverwertung
auch noch teurer.
Grundbedingung für die werkstoffliche Wiederverwertung ist ein funktionierendes
System für Erfassung und Sortierung der Altkunststoffe. Im industriellen
Maßstab ist dies oft sortenrein (etwa bei PVC-Fensterprofilen) oder
sortenähnlich (gleichartige Stoffgruppe z. B. PE) möglich. Die
Verbraucher finanzieren in Deutschland das Sammelsystem für Verpackungen
im Haushaltsbereich über den Grünen
Punkt.
Rohstoffliche Verwertung
Rohstoffliche Verwertung
ist die Umwandlung von Kunststoffen in niedermolekulare Produkte (Monomere
oder hochwertige Öle und Flüssiggas), die als Ersatz für
fossile Rohstoffe (Erdöl, Kohle oder Erdgas) zum Einsatz kommen.
| Input: Kunststoffabfall |  |
Output: Gas oder Pyrolyseöl |
Dort, wo die werkstoffliche Verwertung nicht möglich ist, insbesondere
wenn es sich um Produkte unterschiedlicher Zusammensetzung handelt, versucht
man, die niedermolekularen Bestandteile der Kunststoffe als Rohstoffe
zurückzugewinnen.
Solvolytische Verfahren, bei denen
Polykondensate oder Polyurethane durch ein geeignetes Lösungsmittel
gespalten werden, führen zu Monomeren. Beim Einsatz im Hochofenprozess
anstelle von Schweröl liefert der Kunststoffabfall Kohlenstoffmonooxid
zur Reduktion von Eisenoxiden.
Thermische Verfahren (Pyrolyse und
Hydrolyse - auch Hydrocracken, bzw. spaltendes Hydrieren genannt) liefern
Kohlenwasserstoffgemische.
Pyrolyse
Bei der Kunststoff-Pyrolyse (pyr
= Feuer, lyein = lösen) werden die Kunststoffe bei Temperaturen zwischen
400 °C und 800 °C unter Sauerstoffausschluss (Luftausschluss)
zersetzt. Dabei wird der Kunststoff nicht verbrannt, sondern in petrochemische
Stoffe zerlegt, wie sie auch aus Rohöl gewonnen werden können.
Es entsteht ein hoch reines Heizgas, das, mit Erdgas verschnitten, im
Haushalt verwendet werden kann, sowie ein Pyrolyseöl.
Aus einem Gemisch von Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) und Polystyrol
(PS) im Verhältnis 3:1:1 entstehen beispielsweise 40 bis 60 Prozent
Gas (Methan, Ethan, Ethen, Propen) und bis zu 50 Prozent Pyrolyseöl,
eine Mischung aus Leichtbenzin und Steinkohlenteer.
Energetische Verwertung
Energetische Verwertung
ist die Verbrennung mit dem Ziel der energetischen Nutzung bei gleichzeitiger
Zerstörung umweltschädlicher Stoffe und Abscheidung problematischer
Substanzen im Verbrennungsrückstand.
Bei der Entsorgung von Altkunststoffen bleibt trotz aller Anstrengungen
ein erheblicher Anteil übrig, der aus technischen, wirtschaftlichen
oder auch ökologischen Gründen weder werk- noch rohstofflich
verwertbar ist. Polymere sind jedoch sehr energiereiche Verbindungen,
da die bei ihrer Produktion aufgewandte Energie in erheblichem Umfang
in Form von chemischer Energie gespeichert ist.
Für duroplastische Kunststoffe und Elastomere ist die energetische
Verwertung derzeit praktisch die einzige Methode. Ein Problem stellen
jedoch die bei der Verbrennung der
Kunststoffabfälle entstehenden umweltschädlichen Stoffe dar.
Moderne Filteranlagen absorbieren die bei der Verbrennung von halogenhaltigen
Kunststoffen entstehenden sauren Gase (Fluor-, Chlor- bzw. Bromwasserstoff).
Thermisch stabile Metallsalze verbleiben in der Schlacke, andere werden
durch nachgeschaltete Wäscher weitgehend absorbiert. Die Konzentration
organischer Gifte wie Dioxine und Furane wird in modernen Anlagen auf
< 0,1 ng/m3; Abgas reduziert.
Die Verbrennung erfolgt im wesentlichen in Industriefeuerungen, in Öfen
der Zementindustrie, wo ein Teil der Schadstoffe dauerhaft in die Zementmatrix
eingebunden wird, und ist in Hausmüllverbrennungsanlagen zur Brennwertverbesserung
erforderlich.
Zukunftsperspektiven
Unter ökologischen und ökonomischen, d.h. ökoeffizienten
Gesichtspunkten ist ein Verwertungsmix, bestehend aus allen drei Verwertungsverfahren
- werkstofflich, rohstofflich, energetisch - am sinnvollsten, um optimale
Ressourcenschonung bei niedrigen Gesamtkosten zu erzielen, schließlich
stehen alle Recyclate in Konkurrenz zu Neuprodukten.
Bei der Konstruktion von Werkstücken achtet man in zunehmendem Maße auf die Wiederverwertbarkeit. So werden in Autos demontagefreundliche Kunststoffbauteile (Sollbruchstellen, Schnappverschlüsse) eingesetzt, um die Kosten bei der Aufarbeitung zu senken. Für elektronische Geräte wie Computer aus vielen unterschiedlichen Bauteilen gibt es bisher noch keine zufriedenstellende Lösung.
Die Entwicklung biologisch abbaubarer Kunststoffe macht Fortschritte.
Folien auf Stärkebasis dienen als Verpackungsmaterial, sie werden
unter natürlichen Bedingungen durch Mikroorganismen zersetzt. Andere
Polymere sind UV-anfällig, und zerfallen unter Lichteinwirkung.