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Wörterbuch

Kunststoffe

Synthetische Materialien kamen zuerst in industriellem Maßstab in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts zum Einsatz. Heute die Auswirkungen auf die Umwelt übertreffen bei weitem die existierenden Möglichkeiten für den Umgang mit den Abfall die sie produzieren. Wo sind die Auswirkungen der größte und was sind die Trends in der Kunststoff-Recycling?

Kunststoff sind Werkstoffe, die aus Makromolekülen bestehen und bestimmte technischen Eigenschaften wie beispielsweise Härte, Elastizität oder Beständigkeit besitzen. Diese Eigenschaften variieren je nach Herstellungsverfahren und je nachdem, ob dem Stoff Additive beigemischt wurden oder nicht. Im Allgemeinen sind Kunststoffe Polymeren, die sich in drei Hauptgruppen unterteilen lassen: Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere.

Hauptsächlich werden Kunststoffe aus Kohlenwasserstoffe (Erdöl, Erdgas und Kohle) hergestellt. Biosynthetische Kunststoffe können jedoch auch aus natürlicher Cellulose gewonnen werden.

Der 'Wunderstoff' Plastik

Im Jahr 1856 stellte der Metallurg Alexander Parkes Parkesine her. Er behandelte Cellulose mit Salpetersäure, um Nitrocellulose (pyroxilin) zu produzieren, die sich, in Alkohol gelöst, zu einem transparenten, elastischen Material verhärtete. Dieses Material wurde pigmentiert, um Elfenbein zu ähneln. 1870 war es als Celluloid registriert, und als Thermoplastik, könnte auf jede beliebige Form verformt werden, von Prothesen-Zahnen zur Kamerafilm.

Der erste vollsynthetische Kunststoff wurde allerdings erst 1907 kommerziell hergestellt. Leo Baekeland hat das „Bakelit“ sowie den Begriff „Plastics“ erfunden. In dem Moment, in dem die Kunststoffindustrie die Vorteile von Plastik gegenüber traditionellen Materialien wie Holz, Stein, Leder, Metall, Glas oder Keramik für den Hausgebrauch und für andere Waren erkannte, erhob sie Anspruch auf jedes neue Polymer, das die Chemiker erzeugen konnten.

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Bakelit war der erste kommerzielle vollsynthetische Kunststoff, von Leo Baekeland 1907 erfunden

Die Entwicklungen in den 1920er- und 1930er-Jahren brachten Kunststoffe mit enormem wirtschaftlichen Potenzial hervor, die nicht nur eine billigere Alternative zu traditionellen Materialien darstellten, sondern auch Materialien waren, die ganz neue Produkte ermöglichten, wie zum Beispiel Nylon. Der Zweite Weltkrieg regte die Massenproduktion von Kunststoffen wie Acrylglas als Alternative zu Silikatglas für Windschutzscheiben von Flugzeugen an.

In den 1950er-Jahren veränderte die Massenproduktion von Produkten aus Kunststoffen wie Polystyrol (PS) und Polyvinylchlorid (PVC), die Verbrauchsgüterindustrie. Bereits in den 1980er-Jahren wurden weltweit Billionen von Einweg-Plastiktüten produziert. Noch immer werden 40% der produzierten Kunststoffe zur Herstellung con Verpackungsmaterial verwendet.

Plastic waste
Kunststoffabfall ist unser Erbgut für zukünftige Generationen

Jedenfalls verwandelte sich der Traum von den neuen Materialien in einen Alptraum, als Millionen Tonnen von weggeworfenen Kunststoffabfällen in die Biosphäre gelangten. Ihre Eigenschaften der Haltbarkeit und Nicht-Abbaubarkeit, die von der Fertigungsindustrie so geschätzt wurde, wurde zur großen Belastung für die Umwelt. Die Natur kann nichts mit unnatürlichen Produkten anfangen.

Die Wiederverwertung von Kunststoffabfällen ist ein sehr wichtiges Thema in der modernen Abfallwirtschaft. Bis zu 20% der Kunststoffmasse können Additive sein, die die Eigenschaften des Grundkohlenstoffpolymerkette verändern. Diese Zusatzstoffe, wie beispielsweise das hochgiftige Organotin, verursachen Komplikationen in der effektiven Abfallbehandlung.

Thermoplast

Ein Thermoplast (auch Plastomere) ist ein Kunststoff, der sich in einem bestimmten Temperaturbereich thermo-plastisch verformen lässt. Thermoplaste sind schweissbar, und werden in der Kunststoffherstellung verwendet, zum Einspritzen und Formpressen, Kalandrieren und Extrudieren.

Elastomere

Elastomere sind Kunststoffe die formfest aber elastisch verformbar sind, mit Eigenschaften ähnlich wie Gummi.

Abbaubare Kunststoffe

Es ist nicht wahrscheinlich, dass Kunststoff jemals zu 100% wiederverwendbar oder wiederverwertbar sein wird, zumindest nicht in absehbarer Zukunft. Daher ist Abbaubarkeit des Kunststoffs die nächstbeste Möglichkeit, um sicherzustellen, dass, Kunststoffe, die auf einer Deponie oder, schlimmer noch, in der natürlichen Umwelt landen, wieder abgebaut werden und dadurch im Laufe der Zeit die Gefahr für die Tier- und Pflanzenwelt, aber auch für Menschen auf ein Minimum reduziert wird.

Viele Händler offerieren mittlerweile abbaubare Kunststoff-Tragetaschen. Biologisch abbaubare Kunststoffe enthalten einen geringen Anteil von nicht auf Öl basierender Substanzen (z. B. Maisstärke), die ermöglichen, dass Bakterien und Alterung die Polymere aufzubrechen. So kann Fastfood-Besteck aus diesen abbaubaren Polymeren nun ohne Trennung kompostiert werden. Bestimmte Kunststoffe sind empfindlich gegenüber den UV-Strahlen im Sonnenlicht und werden daher abgebaut, wenn sie konstantem Licht ausgesetzt werden. (Allerdings ist das auf der Deponie selten der Fall).

Plastic is a great hazard for wildlife
Kunststoff ist eine grosse Gefahr für das Leben.

Genetisch-manipulierte Organismen wie Bakteria können die Zerfallszeiten beschleunigen, aber Additive wie Weichmacher, Farbstoffe oder Flammschutzmittel, können insbesondere flüchtige organische Verbindungen freisetzen.

Abbaubare Kunststoffe bringen drei Hauptprobleme mit sich: 1. Die Kunststoffe lassen sich nur unter bestimmten Bedingungen abbauen. Wenn UV-Licht-sensible Kunststoffe fernab von Licht auf einer Deponie gelagert werden, werden sie nicht abgebaut. 2. Abbaubarer Abfall erzeugt CO2 oder schlimmer noch, Metan, wenn er anaerob (d.h. ohne genügend Sauerstoff) verrottet. 3. Verbraucher können die positive Entwicklung der Abfallminimierung rückgängig machen, wenn sie glauben, dass die Abfälle keine Gefahr mehr für die Umwelt darstellen.

Bio-Plastik

Bio-Kunststoffe sind synthetische Polymere, die aus Pflanzen oder Zucker gewonnen werden. Sie können auch aus genetisch modifizierten Pflanzen und Mikroorganismen erzeugt werden. Die Verwendung von Bio-Kunststoffen vermeidet den Einsatz von nicht-erneuerbaren, fossilen Brennstoffen als Ausgangsmaterial und reduziert auch die Risiken, die mit den chemischen Zusätzen in den Standard-Kunststoffen einhergehen. So haben Spielzeughersteller begonnen, aus Gesundheits- und Sicherheitsgründen, auf Biokunststoffe umzusatteln.

Viele biologisch abbaubare Kunststoffe zerfallen nur unter den Bedingungen von industriellen Kompostierungsanlagen. In normalen Haushaltumstände (Temperatur und Feuchtigkeit), Kunststoffe werden deutlich längeren Zerfallszeiten brauchen. Entstehen aus biologisch abbaubaren Kunststoffen auch keine wertvollen Bodenbestandteile, sondern es findet lediglich ein Abbau zu Kohlendioxid (CO2) und Wasser statt.

In der Ökobilanz, Biokunstoffe haben Vorteile: gegenüber den herkömmlichen Kunststffe sparen sie Erdöl und CO2 Emissionen während der Herstellung. Aber dagegen haben sie die Nachteile neuer Problemen. Der Anbau des Rohstoffs, wie Mais, Kartoffeln oder Zuckerrohr, wirkt sich negativ auf die Umwelt aus: Diesel und Düngemittel brauchen Fossilöl, und Überdüngen und Pestiziden belasten die Gewässer.

Es gibt viele Arten von Kunststoffe, mit sehr verschiedenen Eigenschaften. Von besonderem Interesse ist, ob sie recycelt und zumindest nicht in die Umwelt gelangen können.

TypNameChemische FormelAnwendungenEntsorgung
PEPolyethylen(C2H4)nEinkaufstüte, Folien, Verpackungen, Rohre, Kanister, Kinderspielzeug PE kann aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt werden (Weizenkorn und Zuckerrüben)
nicht leicht biologisch abbaubar (mit hilfe Bakterien)
mögliche Umwandlung von PE in Öl
LDPEPolyethylen niedriger Dichte(C2H4)nFlaschen, Getränkekästen, Fässer, Batteriegehäuse, Eimer, Schüsselnicht leicht biologisch abbaubar
nicht recycelt
HDPEPolyethylen niedriger Dichte(C2H4)nmit dem Blasformverfahren hergestellte Hohlkörper wie, z.B. Flaschen für Reinigungsmittel im HaushaltSPI Resin ID Code 2, wiederverwertbar
PPPolypropylen(C3H6)nBrillenetuis, Koffer, Schulranzen, sterilisierbare medizinische Geräte, Gartenmöbel, Toilettendeckel, Kunstrasen, Möbelscharniere, Automobilteilewiederverwertbar, Resin I.D. Code "5"
PVCPolyvinylchlorid(C2H3Cl)nServiertablett, Getränkeflaschen, Seifenspender, Frischhaltefolien, Folien, Rohre, Fensterrahmen, Bodenbeläge, ElektrokabelumhüllungenEU-Vorschriften für die Wiederverwendung von PVC in Bau
Bei der Verbrennung entstehen Nebenprodukte wie Chlorgas und Chlorwasserstoff (Salzsäure)
PSPolystyren(C8H8)nFleischtassen, Burger-Boxen, Eierkartons, Plastikbestecknicht recycelt, mit Ausnahme von Deutschland (Verpackungsverordnung)
Chemisch inert, aber Bakterien (Pseudomonas putida) können Styrol-Öl in eine biologisch abbaubare Form umwandeln. PS ist langlebig und dahin ein großer Litter Problem.
    Kunststoff-Arten:
  • ABS
  • Acrylnitril-Butadien-Styrol: elektronische Geräte, Gehäuse, Computer-Monitore, Drucker, Abflussrohre

  • PP
  • Polypropylen: Joghurtbecher, Trinkhalme, Kronkorken, viele Gerätegehäuse , Stoßstangen, Rohrleitungen, Blumentöpfe, Kessel

  • PE
  • Polyethylen: Supermarktbeutel, Plastikflaschen, zahlreiche andere Verpackungen

  • HDPE
  • Polyethylen hoher Dichte: Milchkannen, Spülmittel-Flaschen, geformte Behälter

  • LDPE
  • Polyethylen niedriger Dichte: Flaschen, Getränkekisten, Fässer, Batteriegehäuse, Eimer, Schüssel

  • PVC
  • Polyvinylchlorid: Folien, Rohre, Fensterrahmen, Bodenbeläge, Elektrokabel-Umhüllungen (Achtung: setzt bei der Verbrennung ätzende Gase frei (Salzsäure))

  • PVDC
  • Polyvinylidenchlorid: Lebensmittelverpackungen

  • PS
  • Polystyren: Verpackungen, Einweggeschirr, Trinkbecher von Automaten, Joghurtbecher, Bürobedarf, Kleiderbügel (geschäumt = EPS v.a. als Verpackungs- und Isolationsmaterial („Styropor“))

  • PA
  • Polyamid: Zahnbürstenborsten, Angelschnüre, Fasern

  • PC
  • Polycarbonat: CDs, Polizeischilde, bruchfeste Fenster, Ampeln, Linsen

  • PET
  • Polyethylenterephthalat: kohlensäurehaltige Getränke in Flaschen, Glasersatz, Kunststofffolie, Mikrowellenverpackungen, Getränkeverpackungen, Füllfasern

  • PU
  • Polyurethan: Polsterschaum, Isolierungen, Autoteile

  • Epoxy
  • Polyepoxid: Klebstoffe, elektronische Bauteile, Verbundwerkstoffe (Härter)

  • PMMA
  • Polymethylmethacrylat (Acryl): Plexiglas, harte Kontaktlinsen, Verglasungen

  • Silizium
  • Silizium: (ein wärmebeständiges Harz) Dichtungsmittel in Bädern, Küchenutensilien, Lack

  • PES
  • Polyester: Fasern, Textilien

Recycling-Code: 1: PET; 2: HDPE; 3: PVC; 4: LDPE; 5: PP; 6: PS; 7: Andere.

Polyvinylchlorid PVC

Polyvinylchlorid ist ein synthetisches Polymer, für Folien, Rohre, Fensterrahmen, Bodenbeläge, und Elektrokabelumhüllungen verwendet.

Es gibt EU-Vorschriften für die Wiederverwendung von PVC in der Bauindustrie.

Bei der Verbrennung entstehen Nebenprodukte wie Chlorgas und Chlorwasserstoff (Salzsäure).

Polystyrol PS

Polystyrol (PS) ist ein synthetisches Polymer, für Verpackungen, Einweggeschirr, Trinkbecher von Automaten, Joghurtbecher, Bürobedarf, Kleiderbügel, und Schaum (Verpackungs- und Isolationsmaterial) verwendet.

Polystyrol, (C8H8)n, Recycling Code 6, ist leider nicht recycelt oder erhoben, mit Ausnahme von Deutschland (Verpackungsverordnung). Es ist chemisch inert, aber Bakterien (Pseudomonas putida) können Styrol-Öl in eine biologisch abbaubare Form umwandeln. PS ist langlebig und dahin ein großer Litter Problem.

Zelluloid

Zelluloid ist einer Kunststoff aus Cellulosenitrat und Camphere hergestellt.

Celluloid
Zelluloid wurde als Ergebnis eines Wettbewerbs, um einen Ersatz für Elfenbein für Billardkugeln zu finden, entdeckt, und machte Filmfolien möglich

Im Jahr 1856 stellte der Metallurg Alexander Parkes Parkesine her. Er behandelte Zellulose mit Salpetersäure, um Nitrocellulose (pyroxilin) zu produzieren, die sich, in Alkohol gelöst, zu einem transparenten, elastischen Material verhärtete. Dieses Material wurde pigmentiert, um Elfenbein zu ähneln. 1870 war es als Celluloid registriert, und als Thermoplastik, könnte auf jede beliebige Form verformt werden, von Prothesen-Zahnen zur Kamerafilm.

Bakelit

Bakelit war das weltweit erstes kommerziell erfolgreiche synthetische Polymer (Kunststoff), und wurde 1907 vom belgischen Chemiker Leo Baekeland in den USA erfunden.

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Leo Baekeland, 1863 - 1944

Der chemische Name von Bakelite ist polyoxybenzylmethylenglycolanhydride, mit der chemischen Formel C6H6O·CH2O)6. Es ist ein wärmehärtbares Phenol-Formaldehyd-Harz. Es wird durch die Kondensationsreaktion von Phenol mit Formaldehyd hergestellt, und weist eine niedrige Leitfähigkeit auf, so dass es nützlich als ein elektrischer Isolator und für Telefon- und Funkgehäuse, sowie einer Reihe von häuslichen und gewerblichen Güter, ist.

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Bakelit war der erste kommerzielle vollsynthetische Kunststoff, von Leo Baekeland 1907 erfunden

Bakelit ist Mode geworden, und antike Bakelit-Produkte sind jetzt Sammlerstücke.