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4.1 Die 3 Wege der Kunststoffverwertungbr />
Kunststoffe besitzen den Vorteil, dass für eine Verwertung ausgedienter Produkte mehrere Wege offen stehen.
Beim klassischen Materialrecycling bleibt das Material an sich unverändert und wird nur umgeformt. Diese Art des Recyclings entspricht völlig den auch von traditionellen Werkstoffen wie Glas oder Metallen her bekannten Verfahren.
Das Besondere an Kunststoffen ist, dass es darüber hinaus noch weitere Möglichkeiten einer Verwertung gibt:
Aus einzelnen \"Bausteinen\" chemisch aufgebaut, lassen sich Kunststoffe auf ebendiesem chemischen Weg auch wieder in kleine Bruchstücke zerlegen. Die Bruchstücke stellen wiederum Rohstoffe für die chemische Industrie dar.
Als Kohlenstoffverbindungen besitzen Kunststoffe einen nicht unbeträchtlichen Heizwert, der beinahe so hoch ist wie derjenige von Erdöl. Die Verbrennung von Kunststoffabfällen zur Wärme- und Stromgewinnung stellt den dritten Weg der Kunststoffverwertung dar.
Abb. 23: Verwertungsmöglichkeiten
Welches der möglichen Verwertungsverfahren im Einzelfall zur Anwendung kommt, hängt von einer Reihe von Randbedingungen ab. Sortenreinheit und Verschmutzung der Abfälle, die anfallende Abfallmenge, die Art der Sammlung und die Nachfrage nach den Verwertungsprodukten spielen dabei eine wichtige Rolle.
Die verschiedenen Verwertungsmöglichkeiten sind nicht als gegensätzliche einander konkurrierende Wege zu sehen. Sie sollen vielmehr in einem sinnvollen Mix genutzt werden, wobei die verschiedenen Kunststoffabfälle dem jeweils geeigneten Verfahren zugeführt werden können.
4.2 Stoffliche Verwertung oder Materialrecycling
Bei der stofflichen Verwertung bleiben die Kunststoffe als Material erhalten es erfolgt nur eine mechanisch/physikalische Behandlung. Sie werden zerkleinert, gewaschen, getrocknet, geschmolzen und wieder zu Granulat geformt, das man als Regranulat bezeichnet.
Anwendbar ist dieses Verfahren für alle thermoplastischen Kunststoffe, zu denen 80% aller Kunststoffe zählen.
Abb. 24: Stoffliche Verwertung
Vorraussetzung für die Verwertung zu Regranulat ist eine Sortierung nach Kunststoffarten und eine Reinigung. Der Grund dafür sind die Unverträglichkeit vieler Kunststoffe untereinander und die unterschiedlichen Schmelztemperaturen. So beginnt z.B. Polyethylen bereits bei 140° C, Polystyrol dagegen erst bei 160° C zu schmelzen und die Schmelztemperatur von PET liegt bei 280° C. Ein Gemisch verschiedener Kunststoffe bildet daher keine homogene Schmelze und lässt sich somit nicht zu Granulat umformen. Fremdstoffe wie Metall- und Glasteilchen, Sand und Schmutz stören die Verwertung auch, sodass die sortierten Kunststoffe vor dem Schmelzen gewaschen werden, um Regranulat von guter Qualität herstellen zu können.
Abb. 25: Regranulat
4.2.1 Wo wird Regranulat eingesetzt?
Liegt in einem Gemisch verschiedener Kunststoffe ein Kunststoff in großer Menge vor, so gibt es die Möglichkeit das Gemisch direkt zu neuen Produkten zu verwerten. Bei diesem Verfahren wird der Hauptbestandteil des Gemenges, in der Praxis ist dies meist Polyethylen, geschmolzen und dient als Bindemittel, in dem die anderen noch nicht geschmolzenen Kunststoffteilchen als eine Art Füllstoff eingelagert sind. Solche \"schein-homogenen\" Massen lassen sich dann direkt zu Produkten verarbeiten wie z.B. Platten.
Abb. 26: Platten aus "schein-homogene" Masse
Aus ökologischen und ökonomischen Gründen sind für stark vermischte und verschmutzte Kunststoffabfälle in vielen Fällen die beiden alternativen Verwertungsmethoden wie rohstoffliches Recycling oder die energetische Verwertung vorzuziehen.
4.2.2 Grenzen der stofflichen Verwertung
Die stoffliche Verwertung von Kunststoffabfällen ist in vielen Fällen recht kostenintensiv. Vieles was technisch lösbar ist, ist unter wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten nicht mehr sinnvoll.
Typenvielfalt der Kunststoffe, geringe Abfallmengen je Type, hoher Verunreinigungsgrad und demontagefeindliche Konstruktionen erhöhen den Aufwand für das Sammeln, Demontieren, Sortieren und Aufbereiten von gebrauchten Kunststoffen.
Das erzeugte Regranulat muss auf dem Markt oft mit sehr preisgünstigem Neumaterial konkurrieren und der Einsatz von Regranulaten wird in vielen Produkten noch durch Normen und Vorschriften beschränkt oder verhindert.
4.3 Rohstoffliche oder chemische Verwertung
Bei der Hydrierung werden Kunststoffe unter hohem Druck und bei Temperaturen von rund 500°C mit Wasserstoff behandelt. Dabei kommt es zur Spaltung der Kunststoffmoleküle und der Wasserstoff lagert sich an die Bruchstücke an. Als Recyclingprodukt fällt ein erdölähnliches Gemisch an. In einer normalen Raffinerie werden daraus Kraftstoffe, Heizöle und Rohstoffe für die Kunststoffproduktion gewonnen.
Das Spaltprodukt, das in seiner Zusammensetzung dem Erdöl sehr ähnlich ist, wird als \"Syncrude\" (synthetic crude oil = synthetisches Rohöl) bezeichnet.
Neben Syncrude liefert die Hydrierung gasförmige Spaltprodukte, die als Heizgas genutzt werden oder ebenfalls in eine Raffinerie gelangen. Als Rest verbleiben geringe Mengen eines festen Hydrierrückstandes.
Für eine Verwertung durch Hydrierung eignen sich alle Kunststoffe. Eine vorherige Sortierung der Kunststoffe ist nicht notwendig.
Als Vorbild für die Kunststoff-Hydrierung dienen die Verfahren der Kohle-Hydrierung, die bereits vor 50 Jahren angewandt wurden, um aus Kohle Treibstoffe zu gewinnen.
4.4 Hydrolyse von Kunststoffen
Bestimmte Kunststoffe lassen sich durch Einwirkung von Wasser aufspalten und zwar genau in jene \"Bausteine\" aus denen sie hergestellt wurden. Die Spaltprodukte können nach ihrer Reinigung wieder zur Herstellung genau des gleichen Kunststoffes eingesetzt werden, aus dem sie gewonnen wurden.
Im Gegensatz zur Hydrierung eignen sich für die Hydrolyse nur bestimmte Kunststoffe: Sie müssen im Verlauf ihrer Molekülketten in regelmäßigen Abständen leicht trennbare Stellen aufweisen. An diesen Stellen tritt bei gezielter Einwirkung von Wasser die gewünschte Spaltung ein.
Eine ähnliche Spaltreaktion ist auch mit Hilfe von Alkoholen möglich. Man spricht dann sinngemäß von einer Alkoholyse. Sie zeigt gegenüber der Hydrolyse den Vorteil, dass die Reinigung und Auftrennung der Spaltprodukte einfacher ist.
Die folgenden, bekannten Kunststoffe eignen sich für eine Wiederverwertung durch Hydrolyse oder Alkoholyse:
· Polyester (z. B. PET)
· Polyamide (z.B. Nylon)
· Polyurethane
· Polycarbonate
Die Alkoholyse von PET-Getränkeflaschen wird in den USA praktiziert, die Alkoholyse von Polyurethanen in Deutschland und auch in Österreich.
4.5 Synthesegasherstellung
Synthesegas ist die Bezeichnung für ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist und in der chemischen Industrie als Rohstoff für die Herstellung (\"Synthese\") verschiedenster Produkte eingesetzt wird v.a. zur Gewinnung von Methanol. Synthesegas lässt sich auf mehreren Wegen gewinnen, früher wurde es fast ausschließlich aus Kohle hergestellt, heute ist Erdgas der wichtigste Ausgangsstoff.
Wichtige Voraussetzung für einen Synthesegas-Rohstoff ist sein Kohlenstoffgehalt. Als organische Kohlenstoffverbindungen mit einem durchschnittlichen Kohlenstoffgehalt von ca. 70% erfüllen Kunststoffabfälle diese Voraussetzung.
In einem sogenannten Festbettvergaser werden Kunststoffe gemeinsam mit Kohle, Sauerstoff und Wasserdampf in Synthesegas umgewandelt. Das geschieht bei sehr hohen Temperaturen von 800 - 1.300° C und unter einem Druck von 25 bar.
Das entstehende Gasgemisch wird nach seiner Abkühlung je nach geplantem Einsatzzweck weiter behandelt.
Bei der Methanolgewinnung erfolgt eine intensive Reinigung des Gases, bevor es der eigentlichen Methanolanlage zugeführt wird, in der sich mit Hilfe eines Katalysators aus den beiden Gasbestandteilen Kohlenmonoxid und Wasserstoff Methanol bildet.
Synthesegas lässt sich auch zur Herstellung von Wasserstoff einsetzen. In diesem Fall wird das Synthesegas nach einer Reinigung noch einmal mit Wasserdampf behandelt. Dabei bildet sich aus dem zugeführten Wasserdampf Wasserstoffgas und das Kohlenmonoxid wird gleichzeitig zu Kohlendioxid umgesetzt.
4.5.1 Verwendung von Methanol
Methanol
Lösungsmitteln Herstellung von Treibstoffen und Treibstoffzusätze
Polyestern, Acrylaten z.B. PMMA Melaminharzen Phenolharzen Harnstoffharzen
4.6 Energetische oder thermische Verwertung
Bei der thermischen Verwertung wird der Heizwert eines Altstoffes \"verwertet\". Dies geschieht im einfachsten Fall durch eine Verbrennung, wobei die entstehende Verbrennungswärme genutzt wird z.B. als Fernwärme; zur Dampfproduktion oder zur Stromerzeugung.
Abb. 27: Heizwerte verschiedener Brennstoffe
Kunststoffe werden mit wenigen Ausnahmen ausschließlich aus Erdölprodukten hergestellt und sind daher ebenso wie ihre Rohstoffe Energieträger. Der Heizwert von 1 kg gemischten Kunststoffabfällen kommt dem Heizwert von 1 Liter Heizöl sehr nahe.
Bei allen Verbrennungsvorgängen entstehen auch Schadstoffe. Ihre Menge wird heute durch moderne Feuerungstechnik gering gehalten, der Rest wird mit Hilfe leistungsfähiger Reinigungsanlagen aus den Rauchgasen entfernt.
Es ist also sinnvoll Kunststoffabfälle, die aus verschiedensten Gründen für andere Verwertungswege nicht geeignet sind, weil sie z.B. sehr stark verschmutzt oder zu klein für eine Sortierung sind, einer Verwertung zuzuführen, die ihren Heizwert nutzt.
Kunststoffabfälle ersetzen dabei fossile Brennstoffe wie Kohle, Erdöl oder Gas. Dies kann in Industriebetrieben zur Bereitstellung von Produktionsenergie ebenso erfolgen wie in modernen Abfallverbrennungsanlagen, welche die Verbrennungswärme in Form von Fernwärme nutzen.
4.7 Was wird gesammelt?
Kunststoff-Verpackungen werden im Rahmen der Verpackungsverordnung Österreichweit über die gelbe Tonne oder den gelben Sack gesammelt.
Kunststoff-Rohre können an 50 Sammelstellen in ganz Österreich kostenlos abgegeben werden. Sie werden sortiert und einer stofflichen Verwertung zugeführt.
Kunststoffabfälle aus Gewerbe und Industrie werden von Recyclingbetrieben direkt zurückgenommen.
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