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Kreislauf der Kunststoffe

Circularity Nachhaltigkeit Ressourceneffizienz
Lesedauer 10 min
03. März 2021

Produkte aus Kunststoff machen unser Leben leichter und sicherer. Zugleich gelangt immer noch viel zu viel Plastik in die Umwelt. Um dieses Problem zu lösen, brauchen wir weltweit bessere Recyclingsysteme und eine echte Kreislaufwirtschaft. Neue Forschungsprojekte geben Anlass zur Hoffnung.

Tom Rademacher
Autor Tom Rademacher

Freier Journalist in Köln

Der moderne Sisyphos heißt RoBB-AQC. Mit zackigen Armbewegungen pickt der gelb- schwarze Roboter unermüdlich Plastikflaschen und Folien aus einem endlosen Abfallstrom. Sensoren und künstliche Intelligenz sagen ihm, wo verwertbarer Kunststoff auf dem Förderband vorbeifährt. Doch noch bleibt viel Verwertbares auf dem Band liegen. „Testbetrieb! Der lernt noch“, ruft Frank Arleth gegen den Lärm an und zieht eine Fleecejacke vom Band, die sich unter dem Roboterarm verheddert hat.

Arleth und der Roboter arbeiten beide für das Entsorgungsunter- nehmen Hündgen in Swisttal bei Bonn. Seit mehr als 70 Jahren kümmert sich der Familienbetrieb um Abfall, seit 30 Jahren sortiert man den Inhalt gelber Säcke. 140 Mitarbeiter zählt das Unternehmen, darunter viele Lkw-Fahrer. Von weit her holen sie den Abfall, der hier „Wertstoff“ heißt. Bis zu 450 Tonnen am Tag.

Das Einzugsgebiet reicht vom nördlichen Ruhrgebiet bis zum Hunsrück. Im Eingangslager stapelt sich sogar Verpackungsmüll aus Dänemark. Vor zwei Jahren hat der Mittelständler für rund 15 Millionen € in Swisttal eine der modernsten Sortieranlagen in Deutschland gebaut. Die will ausgelastet sein. Sechs Tage die Woche laufen die Maschinen rund um die Uhr. Nur samstags stehen sie für ein paar Stunden still, dann wird sauber gemacht.

Zwei Lagerkammern mit unterschiedlich groß geschredderten Kunststoffteilen.

EINE JAHRHUNDERTAUFGABE

Weltweit werden jedes Jahr über 350 Millionen Tonnen Plastik produziert – mehr als 200-mal so viel wie 1950, als das Kunststoffzeitalter so richtig losging. An die zehn Milliarden Tonnen wurden seither hergestellt, mehr als die Hälfte davon seit dem Jahr 2000 (siehe Grafik auf Seite 17). Nur ein Bruchteil davon wurde in den vergangenen Jahrzehnten recycelt. Selbst von dem Material, das weltweit heute hergestellt wird, landet noch immer das meiste irgendwann auf Deponien – oder schlimmstenfalls in der Natur.

Weil Kunststoff selbst nach Jahrhunderten nicht verrottet, wächst der Müllberg stetig weiter. Mit verheerenden Folgen für Lebensräume auf dem gesamten Planeten. Plastik ist überall. Fein zerrieben zu Mikroplastik hat es sogar den Weg in unsere Nahrungsketten gefunden. Längst ist klar, dass es nicht so weitergeht. Ein Lösungsansatz, auf den sich fast alle einigen können, heißt Einsammeln, Aufbereiten, Wiederverwerten.

„Circular Plastics“ nennt man den Traum vom geschlossenen Kreislauf, in dem Kunststoffe wieder und immer wieder verwendet werden. Der Spezialchemiekonzern Evonik will gleich auf mehreren Ebenen etwas zu diesem Ziel beitragen. Gebündelt werden diese Bemühungen seit Neuestem im konzerneigenen Global Circular Plastics Program.

Eine Hand fasst in geschredderten Kunststoff.

Interview Lauren Kjeldsen über Evoniks Circular Plastics Program

Alternativbild

Global Circular Plastics Program

Evonik bündelt seine Aktivitäten zum Kunststoffrecycling im  neuen Global Circular Plastics Program. Das Unternehmen bietet Lösungen für die Verbesserung von Effizienz und Qualität des mechanischen Recyclings und arbeitet an verschiedenen Technologien für chemisches Recycling. Zugleich erforscht Evonik, wie sich Rohstoffe etwa aus Kunststoffabfällen und Bioabfällen bis hin zu CO2 aus Biogas- oder Industrieabgasen für die Herstellung von Chemikalien nutzen lassen. Indem die Verwendung nachhaltiger Rohstoffe für die eigene Produktion vorangetrieben wird, verbessert Evonik seinen CO2-Fußabdruck und erhöht bei den Kunden den Anteil nachhaltiger Materialien. Insgesamt bedient der Konzern die gesamte  ertschöpfungskette des Kunststoffkreislaufs und rechnet mit einem zusätzlichen Umsatz von mehr als 350 Millionen € pro Jahr ab 2030.

Drei Säcke mit Kunststoffabfällen. Davor stehen  sieben Schalen mit getrennten Kunststoffresten.
Weg aus der Sack-Gasse: In den Evonik-Laboren an der Goldschmidtstraße in Essen werden Verfahren entwickelt, die die Ausbeute aus Wertstoffsäcken verbessern.

ES GEHT NICHT OHNE

Umweltverbände fordern, insgesamt weniger Plastik einzusetzen. Selbst sie erwarten aber nicht, dass wir je ganz darauf verzichten. Von der Einwegspritze bis zum Gummihandschuh ist medizinische Versorgung ohne Plastik nicht mehr sicher. Kunststoffe isolieren Gebäude und Kühlschränke, helfen in Form leichter Bauteile, den Spritverbrauch von Autos zu senken, verbessern in Verpackungen die Haltbarkeit von Lebensmitteln und reduzieren so deren Verschwendung. Elektrofahrzeuge, Windstrom, Solarenergie – viele ökologische Hoffnungsträger gäbe es nicht ohne Kunststoff. Knapp die Hälfte des heute produzierten Kunststoffs wird jedoch in Verpackungen verarbeitet, die binnen kürzester Zeit zu Abfall werden.

Um diese Flut in den Griff zu bekommen, müssen aus alten Verpackungen neue werden. Doch dieses Ziel wird vielerorts durch die Gesetzgebung erschwert. In Deutschland etwa darf kein Plastik aus dem gelben Sack wieder zu Lebensmittelverpackungen verarbeitet werden, denn es lässt sich nicht restlos ausschließen, dass sich unterwegs Schadstoffe ins Material eingeschlichen haben. Doch selbst für Verpackungen, die nicht mit Lebensmitteln in Berührung kommen, werden erst selten Rezyklate aus benutztem Plastik eingesetzt, weil dessen Qualität zu stark schwankt.

Drei Kunststoffe spielen heute die Hauptrolle bei Verpackungen: Polypropylen (PP), verschiedene Arten von Polyethylen (PE) und Polyethylenterephthalat (PET) machen zusammen mit Abstand den größten Anteil des gesamten Materials für Tüten, Schalen, Folien, Flaschen und andere Verpackungen sowie Alltagsgegenstände aus. Jeder der drei Kunststoffe lässt sich nach Gebrauch bestens aufschmelzen und mehrfach neu verarbeiten.

Nur mischen sollte man die Materialien nicht. Schon wenige Prozent PP in einer PE-Folie sorgen dafür, dass sich Verpackungen nicht mehr dicht verschweißen lassen. Unternehmen wie Hündgen setzen deshalb modernste Technik ein, um die drei Kunststoffe sortenrein zu trennen. Roboter ergänzen neuerdings Sortiermaschinen, deren Kameras im Nah-Infrarot- und im UV-Licht die jeweiligen Kunststoffmoleküle unterscheiden können und dann die entsprechenden Teile mit gezielten Luftstößen aus dem Abfallstrom pusten.

Eine Lagerhalle mit Plastikmüll-Ballen.

Jeder Schnipsel Kunststoff, den Hündgen nicht identifizieren, herausziehen und als Wertstoff vermarkten kann, wird verbrannt – sei es in Müllverbrennungsanlagen oder als „Ersatzbrennstoff“ zum Beispiel in Zementwerken. Diese Restmengen, für deren Verwertung Hündgen zahlen muss, machen gut 40 Prozent des Inhalts eines gelben Sackes aus. Mit einigem technischen Aufwand holt das Unternehmen deshalb seit Neuestem noch einmal zwei Prozent mehr gemischte Kunststoffreste aus dem Abfallstrom. Aus dem grauen Agglomerat werden Parkbänke, Spielplatzgeräte oder Terrassen Unterkonstruktionen hergestellt. Das ist zwar gut für die Recyclingquote, aber noch kein Beitrag zu einer echten Kreislaufwirtschaft.

Bessere Chancen auf ein neues Leben als Verpackung haben die großen Ballen aus PP, PE oder PET, die Hündgens Hof  erlassen. Sie werden weiterverarbeitet von Firmen wie RE Plano in Lünen bei Dortmund. Das Unternehmen gehört zu der Remondis-Gruppe, einem Giganten der Recycling- und Abfallwirtschaft mit 36.000 Mitarbeitern an 900 Standorten. Das 230 Hektar große Lippewerk in Lünen gilt als Europas größtes Recyclingzentrum. Vom Bioabfall über Elektronik bis zur Metallschlacke werden hier jedes Jahr eine Million Tonnen Abfall verwertet. RE Plano kümmert sich vor allem um PE und PP, ein Schwesterunternehmen bereitet PET auf.

Ein Förderband, auf dem Müll transportiert wird.

VERBRAUCH STEIGT

Grafik: Menge des produzierten Kunststoffs steigt von 1,5 Millionen Tonnen im jahr 1950 auf 368 Millionen Tonnen im Jahr 2019.

WASCHEN, TRENNEN, FÖHNEN

Um aus den vorsortierten Packungen möglichst reines Recycling-Granulat zu gewinnen, das wie neues Plastik verarbeitet werden kann, werden die Ballen zunächst geschreddert und gewaschen. „Wie genau, das ist Betriebsgeheimnis“, sagt Monica Harting Pfeifer. Die Verfahrenstechnikerin ist Projektmanagerin bei RE Plano. So viel gibt sie preis: „Wir stellen eine Lauge her, in der wir zum Beispiel aufgeklebte Etiketten und Aufdrucke ablösen.“ Die gewaschenen und getrockneten Flocken werden danach erneut sortiert, um zum Beispiel zerkleinerte Flaschen aus PE von mitgeschredderten Etiketten zu trennen. Das geschieht etwa mittels Windsichtung. Dabei macht man sich die unterschiedlichen Partikelformen und Flugeigenschaften zunutze.

Chemielaborantin Janina Kilian überprüft den Geruch einer Probe recycelten Kunststoffs

„Was sich praktisch gar nicht trennen lässt, sind Mehrschichtfolien aus verschiedenen Kunststoffen“, erklärt Harting Pfeifer. Ausgerechnet diese Folien sind jedoch der Renner im Verpackungsmarkt. Ob Kaffee oder Hundefutter – wenn Feuchtes oder Fettiges verpackt werden soll, kommen Beutel mit teilweise mehr als einem Dutzend verklebter oder bedampfter Kunststoffschichten zum Einsatz. Sie sind lichtdicht, geruchsdicht, sehr robust und brauchen in Summe nur wenig Material. Bloß trennen und stofflich recyceln lassen sie sich kaum.  

Bei Evonik in Essen kennt man diese Sorgen sehr genau.Am Standort Goldschmidtstraße hat der Spezialchemiekonzern vor drei Jahren sein Anwendungslabor mit angeschlossenem  Technikum ausgebaut, um den Problemen der Recycler auf den Grund zu gehen. „Diese Unternehmen waren bis vor ein paar Jahren für uns praktisch kein Markt“, sagt Kathrin Lehmann, Technical Director Polymer Specialties. „Das ändert sich gerade gewaltig.“

MASSGESCHNEIDERTE REZEPTUREN

Evonik liefert seit Jahrzehnten Additive und Hilfsstoffe in die Kunststoffindustrie. Vom Flammschutz bis zur Fließfähigkeit, von der Kratzfestigkeit bis zur Haptik verbessern sie die Eigenschaften der Endprodukte. Dass vieles davon auch für das Verarbeiten von Rezyklat gefragt wäre, liegt nahe. „Im Detail sind die Anforderungen aber anders, und wir stellen fest, dass wir im Re cycling noch viel mehr Know-how einbringen können“, sagt Lehmann.

Etwa beim Waschen und Trennen: Lehmanns Team untersucht regelmäßig eingesendete Proben von Waschlaugen, wie auch RE Plano sie verwendet. Sie entwickeln maßgeschneiderte Tensid-Rezepturen, die beim sogenannten De-Inking und De-Labelling Tinten und Etiketten schnell und rückstandsfrei ablösen. Entschäumer vereinfachen den Waschprozess, weil kein Schaum mehr überquillt. Netzmittel bringen die Lauge besser zwischen die Oberflächen, Trockenmittel helfen Energie beim anschließenden Trocknen sparen. „Dieses Prozesswissen, das wir für andere verarbeitende Industrien über Jahrzehnte aufgebaut haben, kommt jetzt im Recycling kombiniert zum Einsatz“, sagt Lehmann.

Nebenan testet ein Team um Sebastian Heßner derweil an Extrudern und Folienmaschinen, was Evonik-Additive beim Aufbereiten und Verarbeiten der Recyclingkunststoffe leisten können. „Das sind zum Teil die gleichen Anforderungen wie beim Virgin Plastic, also bei neuem Material“, erklärt der Leiter der Pilotanlage. „Aber es kommen weitere hinzu.“ Weil das Ausgangsmaterial stärker variiere, müssten zum Beispiel Fließ- und Schmelzeigenschaften öfter feinjustiert werden. 

Ein Mitarbeiter zieht Recycling-Folie aus einer Maschine.

GERÜCHE UNTER VERSCHLUSS

Ein typisches Problem ist auch der Geruch. „Wenn organische Verbindungen oder Klebereste im Rezyklat enthalten sind und beim Extrudieren erhitzt werden, entstehen flüchtige, stark riechende Abbauprodukte, die danach lange ausdünsten“, erklärt Heßner. Billige Recyclingprodukte wie Eimer oder Gartenmöbel findet man im Baumarkt deshalb manchmal einfach der Nase nach. „Manche Recycler behelfen sich mit der Zugabe von Duftstoffen“, sagt Heßner. „Unsere Geruchsabsorber dagegen überdecken nicht einfach den Geruch kurzzeitig, sondern halten dauerhaft die flüchtigen Moleküle buchstäblich im Material fest.“

Selbst für die Mehrschichtfolien, an denen Recycler verzweifeln, hat Evonik womöglich schon zwei Lösungen parat. Kathrin Lehmann zieht eine aufgerollte Folie aus dem Schrank, die ihr ein asiatischer Verpackungshersteller kürzlich geschickt hat. Die beiden waren vor der Coronapandemie auf einer Fachmesse ins Gespräch gekommen. Sichtlich zufrieden zeigt Lehmann nun ein Becherglas, in dem zwei hauchdünne Folien umeinander wabern – einmal Plastik, einmal Alu. „Mit den richtigen Tensiden können wir auch so etwas zu 100 Prozent sauber trennen. Kein Problem!“

 

Eine Hand prüft weißes Kunststoffgranulat

Wo diese Trennung nicht möglich ist, kommt Sebastian Babik ins Spiel: „Manchmal lassen sich chemisch verschiedene Materialien miteinander verheiraten und gemeinsam verwerten“, sagt er. Sein Titel bei Evonik lautet Director Technology Platform Polyolefins, und seine Lösung heißt Vestoplast. Das Polyolefin von Evonik steckt in Heißklebern, die heute zum Beispiel Windeln, Damenbinden und Kartons zusammenhalten. Als chemischer Verwandter von PE und PP könne es aber die beiden Stoffe miteinander kompatibel machen, wie Babik erklärt. „In Tests mit der TU Wien konnten wir neue Recyclingmaterialien aus zwei Dritteln PE und einem Drittel PP erzeugen, die deutlich verbesserte physikalische Eigenschaften aufweisen.“ Das sind gute Nachrichten für alle Unternehmen, die künftig selbst mehr Rezyklat einsetzen wollen und heute noch Schwierigkeiten haben, genügend hochwertiges Material zu bekommen. 

Der Henkel-Konzern etwa setzte 2019 insgesamt 769.000 Tonnen Verpackungsmaterial für seine Konsumgüter ein – von Pattex bis Persil, von Schwarzkopf bis Sidolin. Rund die Hälfte davon bestand aus Plastik. Bis 2025 will Henkel alle Verpackungen wiederverwendbar oder recycelbar machen. Zu mindestens 30 Prozent sollen sie aus Rezyklat bestehen. Eine Herausforderung für die Produktdesigner. „Die Anforderungen der Konsumenten sind hoch“, sagt Thorsten Leopold, bei Henkel Director Global Packaging Innovation für den Bereich Home Care. „Sie wollen nachhaltige Produkte und Verpackungen, aber keine Kompromisse bei Farbe, Geruch oder Haptik oder Funktionalität der Verpackung.“

UMDENKEN UND DAZULERNEN

Mit seiner Klebstoffsparte steht der Konzern derweil auch auf der Seite der Zulieferer: Etiketten, Kartons und auch viele Mehrschichtverpackungen halten erst dank Henkel-Klebern. „Da hat zuletzt ein echter Sinneswandel bei den Kunden stattgefunden“, sagt Dennis Bankmann, der bei Henkel Adhesive Technologies den Titel des Senior Manager Circular Economy trägt. „Bis vor ein paar Jahren musste alles immer noch fester, noch temperaturbeständiger, noch länger halten. Heute fragen die Kunden auch, wie sich das alles wieder lösen lässt.“ Statt vollflächig verklebter Papieretiketten kommen deshalb beispielsweise punktuell fixierte Kunststoffbanderolen zum Einsatz. Für Umverpackungen hat Henkel einen Klebstoff entwickelt, der es ermöglicht, dass Kartons nicht mehr mit Folie umwickelt werden müssen und trotzdem nicht von der Palette purzeln.

Als Zulieferer weiter vorn in der Wertschöpfungskette ist dann auch wieder Evonik gefragt. Der Konzern liefert neben Vestoplast noch unzählige weitere Zutaten für Kleber, die vom Joghurtbecher bis zum Pappkarton alles Mögliche zusammenhalten. „Längst zählt nicht nur das Verkleben und das Lösen“, sagt Babik. „Die Frage ist auch, wie verhält sich der Kleber selbst im Recycling? Die Kunden gucken heute einfach viel genauer hin.“

Es sind dieses Umdenken und die Summe unzähliger kleiner Problemlösungen, die Hoffnung machen. Gesetzgeber in aller Welt machen Druck, erhöhen Sammel- und Recyclingquoten, nehmen Industrie, Handel und Verbraucher in die Pflicht. Sortierer, Recycler, Verpackungshersteller, Konsumgüterunternehmen und die Chemie reagieren, indem sie neue Wege aus der Sackgasse finden. Die Umrisse einer Kreislaufwirtschaft für Verpackungskunststoffe sind noch vage, aber doch erkennbar. Den globalen Kreis endgültig zu schließen wird eine Jahrhundertaufgabe. Es bleibt noch viel zu lernen. Nicht nur für den emsigen Roboter am Förderband.

Blick in das Technikum in Essen.

DIE HAUPTGRUPPEN

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Produktion von Polymeren nach Typen und Anwendungen in Prozent, 2019.

WAS EVONIK ADDITIVE BEWIRKEN

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