Kunststoff - Wie kann er nachhaltiger werden? 

Last Updated : 31 March 2020

Kunststoffe sind nützliche Materialien, die sowohl Herausforderungen als auch Chancen bieten. Die Entsorgung traditioneller Kunststoffe kann eine Herausforderung sein, während ein besseres Recycling und neue, biologisch abbaubare Kunststoffe die Möglichkeit bieten, diese Nachteile zu verringern.

Kunststoff ist überall um uns herum, in allen Formen und mit allerlei Eigenschaften und Zwecken. Obwohl „Kunststoff“ häufig als universeller Name verwendet wird, gibt es viele verschiedene Kunststoffe. Sie können aus verschiedenen Ausgangsmaterialien wie Rohöl, Gas, Zuckerrohr, Stärke oder sogar Mineralien hergestellt werden.

Es gibt zwei Haupttypen von Kunststoffen:

  • Thermoplaste schmelzen beim Erhitzen und härten beim Abkühlen aus. Dieser Vorgang kann wiederholt werden, so dass der Kunststoff umgeformt werden kann.
  • Duroplaste schmelzen auch beim Erhitzen, ihre Struktur ändert sich jedoch im Prozess. Sobald das Material abgekühlt und ausgehärtet ist, kann es nicht mehr umgeformt werden.

Kunststoffe können mit ihren vielfältigen Eigenschaften unterschiedlich eingesetzt werden. Einer der wichtigsten Verwendungsbereiche ist die Verpackung, da Kunststoff gute Barriereeigenschaften zum Schutz seines Inhalts vor Luft und Feuchtigkeit aufweist, leicht ist und sowohl flexibel als auch transparent sein kann. Im Jahr 2018 wurden 39,9% der Kunststoffe in Europa für Verpackungen verwendet.1
Die Entsorgung von Plastikmüll kann jedoch eine Herausforderung sein. 

Verwendung von Kunststoff nach Gebieten in Europa

Abb.1: Kunststoffe haben unterschiedlichste Anwendungen, aber sie werden am meisten für Verpackung verwendet1

Auswirkungen von Plastik - Was sind die Nachteile von Kunststoffverpackungen für die Umwelt?

Viele Verpackungsstücke aus Kunststoff werden nach einmaligem Gebrauch weggeworfen. Daher werden sie als Einwegkunststoffe bezeichnet. Während einige von ihnen recycelt werden können, können viele es nicht. Dies führt nicht nur zu einem ständig steigenden Bedarf an Rohstoffen und Energie, sondern belastet auch die Umwelt, da große Mengen an Kunststoffabfällen in die Umwelt gelangen. Weltweit landen jedes Jahr zwischen 5 und 14 Millionen Tonnen Kunststoff, was 1,5 bis 4% der weltweiten Kunststoffproduktion entspricht, in den Ozeanen, wo sie Hunderte von Jahren bestehen können.2

Die ordnungsgemäße Entsorgung von Kunststoff ist daher von entscheidender Bedeutung. Die Regeln für die korrekte Entsorgung von Kunststoff können jedoch kompliziert erscheinen, insbesondere weil verschiedene Länder und sogar Gemeinden unterschiedliche Recyclingvorschriften haben. Da Nachhaltigkeit jedoch zu einem beliebten Thema geworden ist, besteht ein gewisser Druck, die Herausforderung des Recyclings zu meistern.

Wie werden Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff recycelt?

Der erste Schritt der Kunststoffbehandlung beginnt zu Hause, wenn wir unseren Müll je nach den örtlichen Vorschriften in Recycling, Papier, Bio und Sonstiges unterteilen. Diese Vorsortierung ermöglicht es Maschinen in den Abfallbehandlungsanlagen, die große Menge verschiedener Materialien zu bewältigen.

Nachdem der Kunststoffabfall an die Recyclinganlage geliefert wurde, besteht er immer noch aus verschiedenen Kunststofftypen, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen und nicht unbedingt gemischt werden können. Das Sortieren der Kunststoffe kann in mehreren Schritten erfolgen:

  1. Ein Magnet trennt Metall von Kunststoff (wird beim Haushaltsrecycling häufig zusammen entsorgt)
  2. Mehrere Siebe oder Trommeln sortieren die Kunststoffteile nach Größe
  3. Luftabscheider oder Schwimm-Sink-Anlagen sortieren den Kunststoff nach Dicke und Gewicht
  4. Infrarot-Scanner sortieren das Material nach Kunststoffarten
  5. Durch manuelle Kontrolle stellen die Arbeiter sicher, dass die Kunststoffteile korrekt sortiert wurden

Sobald die Kunststoffe, die recycelt werden können, identifiziert sind, werden sie zu einer Recyclinganlage transportiert, wo der Kunststoff eine weitere Reihe von Schritten durchläuft:

  1. Der Kunststoff wird in kleine Flocken von ungefähr derselben Größe zerkleinert
  2. Die Flocken werden von Rückständen wie Speiseresten oder Papier gereinigt
  3. Maschinen mit Lichtsensoren sortieren das Material nach Farbe
  4. Die sortierten Kunststoffflocken werden geschmolzen und zu Pellets der jeweiligen Farbe und des jeweiligen Kunststofftyps umgeformt
  5. Aus diesen Kunststoffpellets können dann neue Produkte hergestellt werden

Es gibt jedoch verschiedene Arten des Recyclings. Das oben beschriebene Verfahren wird als Primärrecycling bezeichnet; das Material wird mechanisch zu einem Produkt mit ähnlichen Eigenschaften wiederaufbereitet. Das Material könnte jedoch auch zu einem Produkt mit unterschiedlichen Eigenschaften (Sekundärrecycling, auch Downcycling genannt) wiederaufbereitet oder in chemische Bestandteile zerlegt werden (Tertiärrecycling). Die vierte Option ist die Verbrennung zur Energierückgewinnung (quaternäres Recycling).3

Recyclinggrenzen - Können alle Kunststoffe recycelt werden?

In einer Kreislaufwirtschaft wäre Primärrecycling die Norm, so dass das Material eines Produkts verwendet werden könnte, um dasselbe oder ein ähnliches Produkt wieder herzustellen. Die Realität ist jedoch noch weit von diesem Ideal entfernt - in der EU werden nur 42% des Plastikmülls recycelt, während der Rest zur Energierückgewinnung verbrannt oder auf Deponien gebracht wird.4 Es gibt verschiedene Gründe, warum Kunststoff nicht recycelt wird oder nicht recycelt werden kann:5,6

  1. Während der Herstellung wurden verschiedene Arten von Kunststoffen gemischt, die weder getrennt noch als Mischung recycelt werden können
  2. Duroplaste können (noch) nicht primär recycelt werden
  3. Dem Kunststoff wurden chemische Zusätze zugesetzt, die den Recyclingprozess komplizierter machen
  4. Es ist zu teuer, den Kunststoff so zu sortieren, dass man den gewünschten Reinheitsgrad erreicht
  5. Es gibt keine Recyclinganlage in der Nähe
  6. Der Kunststoff wird in Nicht-EU-Länder mit weniger strengen Abfallbehandlungsgesetzen geliefert

Kunststoffe können auch noch nicht endlos recycelt werden. Daher muss in jedem Recyclingkreis Neuware hinzugefügt werden, damit das endgültige Kunststoffprodukt den Qualitätsstandards entspricht. Aufgrund des Qualitätsverlustes werden die recycelten Kunststoffteile nach einigen Recyclingzyklen aus dem Prozess entfernt. Ein weiteres Problem beim Recycling verschiedener Materialien sind die finanziellen und ökologischen Transportkosten, da es nur eine bestimmte Anzahl von Recyclinganlagen gibt, die alle eher spezialisiert sind.

Auch für Verpackungshersteller hat die Recyclingfähigkeit nicht immer Priorität - Flexibilität, Stabilität und Hygiene könnten die bevorzugten Eigenschaften sein. Oft werden diese Eigenschaften durch Materialmischungen, Schichten oder Additiven erreicht, die noch nicht recycelt werden können.

Alternativen zu Lebensmittelverpackungen aus Kunststoff - Nachhaltige Verpackungslösungen für Lebensmittel

In einigen Fällen können Papier, Glas und Metall als Alternativen zu Kunststoff verwendet werden. Diese Materialien können alle mit einem gewissen Erfolg recycelt werden, haben aber dafür auch andere Einschränkungen. Glasflaschen haben beispielsweise gute Barriereeigenschaften und können effektiv recycelt werden, sind aber auch schwer und benötigen daher mehr Kraftstoff für den Transport.

Daher sind Einwegkunststoffe in einigen Bereichen schwer zu vermeiden, insbesondere bei hygienischen Lebensmitteln und medizinischen Verpackungen. Um die Umweltbelastung durch notwendige Einwegkunststoffe zu minimieren, werden biologisch abbaubare und kompostierbare Kunststoffe als mögliche Lösungen untersucht. Sie bieten den Komfort von Einwegkunststoffen und vermeiden gleichzeitig Emissionen aus der Verbrennung.

Wie funktioniert biologisch abbaubarer Kunststoff?

Kunststoffe werden als biologisch abbaubar bezeichnet, wenn sie von natürlich vorkommenden Mikroorganismen sicher und schnell in harmlose Bestandteile zerlegt werden können. Es gibt jedoch keinen offiziellen Zeitrahmen dafür, wie schnell biologisch abbaubare Kunststoffe nach der Entsorgung abgebaut werden müssen. 

Um jedoch als kompostierbar definiert zu werden, müssen Materialien für die Mikroorganismen, die sie abbauen, wertvoll sein. Während alle kompostierbaren Materialien biologisch abbaubar sind, sind nicht alle biologisch abbaubaren Materialien kompostierbar. „Humus“, das organische Material, das von den Mikroben im Boden während des Kompostierungsprozesses erzeugt wird, ist voller Nährstoffe, die für Pflanzen von Vorteil sind. Materialien, die als kompostierbar gekennzeichnet werden, müssen auch geringe Mengen an Schwermetallen und anderen Materialien enthalten, die sich nachteilig auf die Kompostzusammensetzung auswirken können.7

Beide Prozesse können natürlich oder unter industriell verbesserten Bedingungen ablaufen. Insbesondere biologisch abbaubare Kunststoffe erfordern häufig eine industrielle Behandlung und es würde sehr lange dauern, bis sie in einem Hinterhofkompost abgebaut sind. 

Woraus bestehen nachhaltige Kunststoffe? Das Beispiel von YPACK

The compostable plastic trays produced for the Horizon 2020 YPACK project

Abb. 2: Die für das YPACK-Projekt hergestellten Schalen

Das Projekt YPACK, das von der EU finanziert wird, stellt kompostierbare Verpackungen her, in denen anspruchsvolle Lebensmittel wie Fleisch oder Obst gelagert werden können.

Die von YPACK erstellte Verpackung besteht aus einer Schale und einer Folie. Beide Teile werden aus Cellulose und Poly(3-Hydroxybutyrat-co-3-Hydroxyvalerat) hergestellt, besser bekannt als PHBV, einem Polymer, das auf natürliche Weise von Bakterien produziert wird. Da das PHBV - das als Energiespeicher oder „Fett“ fungiert - von Bakterien produziert wird, kann es auch von Mikroorganismen abgebaut werden. Das für die YPACK-Verpackung verwendete PHBV wird aus Käsemolke hergestellt, einem Nebenprodukt der Käseindustrie.

Beide Teile der Verpackung sind kompostierbar, aber während sich die Folie innerhalb von 30 Tagen zersetzt, benötigt die Schale, die zusätzliche Cellulose aus Mandelschalen als Füllstoff enthält, länger. Die genauen Eigenschaften werden noch getestet, es wurde jedoch bereits festgestellt, dass die Verpackung keine industrielle Behandlung erfordert. Derzeit befindet sich das YPACK-Projekt im industriellen Upscaling.8

Da die Verpackungsindustrie vor mehreren Herausforderungen steht, beispielsweise der Notwendigkeit, Kunststoffabfälle zu reduzieren und Kunststoff effizienter zu recyceln, sind innovative Lösungen wie YPACK erforderlich, um nachhaltigere Alternativen zu traditionellem Kunststoff anzubieten.

Diese innovativen Verpackungslösungen bedeuten jedoch nicht, dass die gesamte traditionelle Kunststoffindustrie plötzlich veraltet ist und abgeschafft werden muss. YPACK-Koordinator Jose María Lagarón Cabello formuliert dies so: „Die gesamte Branche muss nicht zusammenbrechen, sie kann transformiert werden.“

References

  1. PlasticEurope (2019). Plastics - the Facts 2019: An analysis of European plastics production, demand and waste data
  2. Jambeck et al (2015). Plastic waste inputs from land into the ocean. Science
  3. Jefferson Hopewell, Robert Dvorak and Edward Kosior (2009). Plastics recycling: challenges and opportunities. Royal Society
  4. Eurostat statistics (2017). Accessed 12.02.2020
  5. European Commission (2018). A European strategy for plastics in a circular economy.
  6. Dixon (2011). Packaging materials: 9. Multilayer packaging for food and beverages. International Life Sciences Institute (ILSI)
  7. British Plastics Federation. Packaging waste directive and standards for compostability (EN 13432). Accessed 12.02.2020
  8. YPACK (2019). How do you make food packaging from cheese whey?