Trennung und Wiederverwendung von Kunststoffen

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1 Trennung und Wiederverwendung von Kunststoffen Die Wiederverwendung von Kunststoffen ist wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll! Es können jedoch nur sortenreine Kunststoffabfälle wieder verwendet werden! Kunststoffe unterscheiden sich unter anderem durch ihre Dichte. Die unterschiedliche Dichte nützt man zur Trennung von Altkunststoffen beim Recycling. Man nützt dabei folgende Tatsache: Ob ein Körper in Wasser schwimmt oder sinkt, hängt von seiner Dichte ab: Ist die Dichte eines Stoffes geringer als die von Wasser, so schwimmt er. Ist die Dichte eines Stoffes höher als die von Wasser, so sinkt er. Aufgabe 1 Die Dichte von reinem Wasser beträgt: 0,75 g/cm 3 1,0 g/ cm 3 1,24g/ cm 3 Aufgabe 2 Beim Recycling werden manchmal Kunststoffe voneinander getrennt, indem man sie in ein Wasserbecken wirft. Wir betrachten die Kunststoffe Polystyren (PS) und Polyethen (PE): Dichte von Polystyren (PS): 1,050 g/cm³ Dichte von Polyethen (PE): 0,915 0,935 g/cm³ Aufgabenersteller: Josef Kriegseisen Seite 1

2 Wie funktioniert die Trennung? Kreuze die beiden richtigen Aussagen an! Polystyren hat eine höhere Dichte als Wasser und schwimmt daher an der Polyethen hat eine geringere Dichte als Wasser und schwimmt daher an der Wegen der höheren Dichte sinkt Polystyren im Wasser ab. Polyethen sinkt wegen seiner höheren Dichte im Wasser ab, Polystyren schwimmt an der Im Wasser sinkt Polyethen schneller ab als Polystyren. Im Wasser sinkt Polystyren schneller ab als Polyethen. Aufgabe 3 Was geschieht mit Kunststoffen, nachdem sie verwendet wurden? Kunststoffe sind in ihrer Verwendung zeitlich begrenzt. Irgendwann werden sie zu Abfall. Die meisten Kunststoffe verrotten und vermodern nicht. Grundsätzlich gibt es nur zwei sinnvolle Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoffen: a) Recycling: Aus Kunststoffabfällen werden neue Produkte hergestellt b) Thermische Verwertung: Verwendung als Brennstoff Für Verpackungszwecke wird heute vor allem Polyethen (PE) verwendet. Warum wohl? Kreuze die beiden richtigen Aussagen an! Polyethen ist der einzig geeignete Kunststoff für Verpackungszwecke. Polyethen bildet bei der Verbrennung keine giftigen Abgase, weil seine Moleküle nur aus Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen. Gebrauchtes Polyethen lässt sich leicht zu neuen Produkten umarbeiten. Polyethen ist umweltfreundlich, weil es auf Deponien relativ schnell zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut wird. Aufgabenersteller: Josef Kriegseisen Seite 2

3 Aufgabe 4 Einmal oder mehrfach verwenden? Lies bitte den Text aufmerksam durch und beantworte danach die folgenden Fragen! Von der Umweltschutzabteilung der Stadt Wien wurde ein ökologischer Vergleich von PET- Einwegflaschen und PET-Mehrwegflaschen in Auftrag gegeben. Folgende Aussagen kommen im Bericht vor: Im Jahr 2006 wurden in Wien 80 Millionen 1,5 Liter PET-Einwegflaschen Mineralwasser verkauft. Zur Produktion dieser Menge an Kunststoffflaschen werden Tonnen Erdöl benötigt. Bei Verzicht auf Einwegflaschen aus PET und Nutzung von Mehrwegflaschen aus PET würden bei einer 15maligen Wiederbefüllung nur 5,3 Millionen PET-Mehrwegflaschen benötigt. So könnten Tonnen Erdöl eingespart werden. Einweg-Getränkeverpackungen tragen in beträchtlichem Ausmaß zum Littering (Verschmutzung der Umgebung) bei, indem die Flaschen achtlos weggeworfen werden. Die Verwendung von Mehrwegflaschen wirkt sich... hier positiv aus. Auch bezüglich Klimaschutz sind Mehrwegflaschen den Einweggebinden vorzuziehen. Die Auswirkungen auf den Treibhauseffekt sind zum Beispiel bei Einwegflaschen doppelt so hoch wie bei Mehrwegflaschen. Bis zu einer Transportdistanz von rund 750 Kilometern zwischen Abfüllanlage und Verkauf schneiden Mehrwegflaschen aus ökologischer Sicht besser als Einwegflaschen ab. In einer Ökobilanz zur PET-Einwegflasche in Österreich des Ifeu-Instituts aus dem Jahr 2004 wurde für Mineralwasser eine mittlere Transportentfernung von 197 Kilometern von der Abfüll- zur Verkaufsstelle berechnet. Kreuze die Aussagen an, die im Text oben zu finden sind! Vor- und Nachteile von Einweg- und Mehrwegflaschen halten sich unterm Strich die Waage. Mehrwegflaschen aus Kunststoff tragen überhaupt nicht zum Treibhauseffekt bei. Es zahlt sich aus, Mehrwegflaschen zu verwenden, weil dadurch Rohstoffe und Energie gespart werden können. Leere Einwegflaschen werden oft einfach weggeworfen und belasten daher die Umwelt. Mehrwegflaschen werden nicht oder nur selten weggeworfen. Einwegflaschen sind leichter, und man spart daher immer Transportkosten und damit Energie. Einwegflaschen tragen im Gegensatz zu Mehrwegflaschen vermehrt zum Treibhauseffekt bei. Aufgabenersteller: Josef Kriegseisen Seite 3

4 Aufgabe 5 Verbrennung von Kunststoffabfällen Nicht alle Kunststoffabfälle können recycelt (= wieder verwendet) werden. Sie können in speziellen Öfen schadstoffarm verbrannt werden. Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt, enthalten daher wie dieses sehr viel Energie. Diese Energie kann sinnvoll genutzt werden. Warum ist es sinnvoll, Kunststoffe zu verbrennen? Kreuze die beiden richtigen Aussagen an! Die Verbrennung von Kunststoffabfällen ist vor allem deshalb sinnvoll, weil auf Deponien für Kunststoffabfälle überhaupt kein Platz mehr vorhanden ist. Die Energie in den Kunststoffen wird so genutzt, und das Müllvolumen wird verringert. Verbrennung von Kunststoffabfällen trägt nichts zum Treibhauseffekt bei. Die Verbrennung von Kunststoffen erzeugt überhaupt keine Abgase (z.b. CO2) Wenn aus (Kunststoff-)Abfällen Energie gewonnen werden kann, können andere fossile Energieträger (Heizöl, Erdgas) eingespart werden. Aufgabe 6 Kunststoffabfälle als Brennstoffe Vergleiche die Heizwerte der Kunststoffe mit denen anderer Stoffe. Heizwerte verschiedener Materialien Polystyren (PS) kj/kg Fette kj/kg Holz kj/kg Steinkohle kj/kg Leder kj/kg Polyethen (PE) kj/kg Heizöl kj/kg Erdgas kj/kg Polypropen (PP) kj/kg Papier kj/kg Hausmüll kj/kg Kreuze die beiden richtigen Aussagen an! Kunststoffe haben niedrigere Heizwerte als die herkömmlichen Brennstoffe (Heizöl, Erdgas, Holz, Kohle). Alle Kunststoffe haben hohe Heizwerte. Nur Polystyren besitzt einen hohen Heizwert. Polypropen hat unter den angeführten Kunststoffen den niedrigsten Heizwert. Alle Kunststoffe haben niedrige Heizwerte. Trennung und Wiederverwendung von Kunststoffen Seite 4

5 Zuordnung zum Kompetenzmodell (KM) Aufgabe(n) KM Beschreibung C2.2 Eigenschaften wichtiger Substanzen und Stoffklassen W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. 1 N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. P1.1 Grundlegende physikalische Begriffe und Größen (Zeit, Länge, Masse, Dichte, Geschwindigkeit, Beschleunigung, Kraft, Schwerkraft, Leistung, Energie) S1 Ich kann Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. 2 N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. C4.3 Wiederverwertung und Entsorgung S4 Ich kann fachlich korrekt und folgerichtig argumentieren und naturwissenschaftliche von nicht-naturwissenschaftlichen Argumentationen und Fragestellungen unterscheiden. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen 3 Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. C4.4 Chemische Grundkenntnisse in praxisrelevanten Bereichen (Kleidung, Wohnen, Energieversorgung, Verkehr, Technik) W2 Ich kann aus unterschiedlichen Medien und Quellen fachspezifische Informationen entnehmen. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen 4 Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. 5 C4.4 Chemische Grundkenntnisse in praxisrelevanten Bereichen (Kleidung, Wohnen, Energieversorgung, Verkehr, Technik) Seite 5

6 6 S4 Ich kann fachlich korrekt und folgerichtig argumentieren und naturwissenschaftliche von nicht-naturwissenschaftlichen Argumentationen und Fragestellungen unterscheiden. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. C4.4 Chemische Grundkenntnisse in praxisrelevanten Bereichen (Kleidung, Wohnen, Energieversorgung, Verkehr, Technik) W2 Ich kann aus unterschiedlichen Medien und Quellen fachspezifische Informationen entnehmen. S1 Ich kann Daten, Fakten und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. Didaktischer Kommentar: Diese Aufgabe stellt den zweiten Teil von zwei Aufgaben zum Thema Kunststoffe dar. In diesem zweiten Teil geht es um die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Kunststoffen. Daraus folgt die Möglichkeit der Trennung von Kunststofffraktionen aufgrund ihrer unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften Aufbauend darauf wird die sachgerechte Entsorgung bzw. stoffliche und energetische Wiederverwertung von Kunststoffabfällen von Kunststoffen thematisiert. Kunststoffe sind in unserem Alltag als Werkstoffe und Verpackungsstoffe weit verbreitet. Ihre Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und eröffnen viele Möglichkeiten. Der Gebrauch von Kunststoffartikeln ist Teil des täglichen Lebens ein Grundwissen über diese Stoffgruppe erscheint daher unabdingbar hinsichtlich der Kompetenzen... Angemessener Umgang mit Kunststoffen, Kunststoffprodukten. Entscheidungsfähigkeit hinsichtlich deren Verwendung, Vermeidung und Wiederverwertung. hinsichtlich der Hinführung zu Mündigkeit und adäquater Meinungsbildung. Basiswissen mit Anschlussfähigkeit hinsichtlich weiterer Bildungsgänge. Quellen: FV der Chemischen Industrie Österreichs (1990): Kunststoffe -Werkstoffe unserer Zeit, 2. Auflage. Arbeitsgemeinschaft Dt. Kunststoffindustrie, Frankfurt/Main. Hausen, J.; Oelkers, W. (1971). Kunststoffe. Hamburg: A.W. Gentner Verlag Seite 6

7 Trennung und Wiederverwendung von Kunststoffen Lösungen Die Wiederverwendung von Kunststoffen ist wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll! Es können jedoch nur sortenreine Kunststoffabfälle wieder verwendet werden! Kunststoffe unterscheiden sich unter anderem durch ihre Dichte. Die unterschiedliche Dichte nützt man zur Trennung von Altkunststoffen beim Recycling. Man nützt dabei folgende Tatsache: Ob ein Körper in Wasser schwimmt oder sinkt, hängt von seiner Dichte ab: Aufgabe 1 Ist die Dichte eines Stoffes geringer als die von Wasser, so schwimmt er. Ist die Dichte eines Stoffes höher als die von Wasser, so sinkt er. Die Dichte von reinem Wasser beträgt: 0,75 g/cm 3 1,0 g/ cm 3 1,24 g/cm Aufgabe 2 Beim Recycling werden manchmal Kunststoffe voneinander getrennt, indem man sie in ein Wasserbecken wirft. Wir betrachten die Kunststoffe Polystyren (PS) und Polyethen (PE): Dichte von Polystyren (PS): 1,050 g/cm³ Dichte von Polyethen (PE): 0,915 0,935 g/cm³ Seite 7

8 Wie funktioniert die Trennung? Kreuze die beiden richtigen Aussagen an! Polystyren hat eine höhere Dichte als Wasser und schwimmt daher an der Polyethen hat eine geringere Dichte als Wasser und schwimmt daher an der Wegen der höheren Dichte sinkt Polystyren im Wasser ab. Polyethen sinkt wegen seiner höheren Dichte im Wasser ab, Polystyren schwimmt an der Im Wasser sinkt Polyethen schneller ab als Polystyren. Im Wasser sinkt Polystyren schneller ab als Polyethen. Aufgabe 3 Was geschieht mit Kunststoffen, nachdem sie verwendet wurden? Kunststoffe sind in ihrer Verwendung zeitlich begrenzt. Irgendwann werden sie zu Abfall. Die meisten Kunststoffe verrotten und vermodern nicht. Grundsätzlich gibt es nur zwei sinnvolle Möglichkeiten der Verwertung von Kunststoffen: a) Recycling: Aus Kunststoffabfällen werden neue Produkte hergestellt b) Thermische Verwertung: Verwendung als Brennstoff Für Verpackungszwecke wird heute vor allem Polyethen (PE) verwendet. Warum wohl? Kreuze die beiden richtigen Aussagen an! Polyethen ist der einzig geeignete Kunststoff für Verpackungszwecke. Polyethen bildet bei der Verbrennung keine giftigen Abgase, weil seine Moleküle nur Kohlenstoff- und Wasserstoffatomen bestehen. aus Gebrauchtes Polyethen lässt sich leicht zu neuen Produkten umarbeiten. Polyethen ist umweltfreundlich, weil es auf Deponien relativ schnell zu Kohlenstoffdioxid und Wasser abgebaut wird. Aufgabe 4 Einmal oder mehrfach verwenden? Lies bitte den Text aufmerksam durch und beantworte danach die folgenden Fragen! Von der Umweltschutzabteilung der Stadt Wien wurde ein ökologischer Vergleich von PET- Einwegflaschen und PET-Mehrwegflaschen in Auftrag gegeben. Seite 8

9 Folgende Aussagen kommen im Bericht vor: * Im Jahr 2006 wurden in Wien 80 Millionen 1,5 Liter PET-Einwegflaschen Mineralwasser verkauft. Zur Produktion dieser Menge an Kunststoffflaschen werden Tonnen Erdöl benötigt. Bei Verzicht auf Einwegflaschen aus PET und Nutzung von Mehrwegflaschen aus PET würden bei einer 15maligen Wiederbefüllung nur 5,3 Millionen PET-Mehrwegflaschen benötigt. So könnten Tonnen Erdöl eingespart werden. * Einweg-Getränkeverpackungen tragen in beträchtlichem Ausmaß zum Littering (Verschmutzung der Umgebung) bei, indem die Flaschen achtlos weggeworfen werden. Die Verwendung von Mehrwegflaschen wirkt sich... hier positiv aus. * Auch bezüglich Klimaschutz sind Mehrwegflaschen den Einweggebinden vorzuziehen. Die Auswirkungen auf den Treibhauseffekt sind zum Beispiel bei Einwegflaschen doppelt so hoch wie bei Mehrwegflaschen. * Bis zu einer Transportdistanz von rund 750 Kilometern zwischen Abfüllanlage und Verkauf schneiden Mehrwegflaschen aus ökologischer Sicht besser als Einwegflaschen ab. In einer Ökobilanz zur PET-Einwegflasche in Österreich des Ifeu-Instituts aus dem Jahr 2004 wurde für Mineralwasser eine mittlere Transportentfernung von 197 Kilometern von der Abfüll- zur Verkaufsstelle berechnet. Kreuze die Aussagen an, die im Text oben zu finden sind! Vor- und Nachteile von Einweg- und Mehrwegflaschen halten sich unterm Strich die Waage. Mehrwegflaschen aus Kunststoff tragen überhaupt nicht zum Treibhauseffekt bei. Es zahlt sich aus, Mehrwegflaschen zu verwenden, weil dadurch Rohstoffe und Energie gespart werden können. Leere Einwegflaschen werden oft einfach weggeworfen und belasten daher die Umwelt. Mehrwegflaschen werden nicht oder nur selten weggeworfen. Einwegflaschen sind leichter, und man spart daher immer Transportkosten und damit Energie. Einwegflaschen tragen im Gegensatz zu Mehrwegflaschen vermehrt zum Treibhauseffekt bei. Seite 9

10 Aufgabe 5 Verbrennung von Kunststoffabfällen Nicht alle Kunststoffabfälle können recycelt (= wieder verwendet) werden. Sie können in speziellen Öfen schadstoffarm verbrannt werden. Kunststoffe werden aus Erdöl hergestellt, enthalten daher wie dieses sehr viel Energie. Diese Energie kann sinnvoll genutzt werden. Warum ist es sinnvoll, Kunststoffe zu verbrennen? Klicke die beiden richtigen Aussagen an! Die Verbrennung von Kunststoffabfällen ist vor allem deshalb sinnvoll, weil auf Deponien für Kunststoffabfälle überhaupt kein Platz mehr vorhanden ist. Die Energie in den Kunststoffen wird so genutzt, und das Müllvolumen wird verringert. Verbrennung von Kunststoffabfällen trägt nichts zum Treibhauseffekt bei. Die Verbrennung von Kunststoffen erzeugt überhaupt keine Abgase (z.b. CO2) Wenn aus (Kunststoff-)Abfällen Energie gewonnen werden kann, können andere fossile Energieträger (Heizöl, Erdgas) eingespart werden. Aufgabe 6 Kunststoffabfälle als Brennstoffe Vergleiche die Heizwerte der Kunststoffe mit denen anderer Stoffe. Heizwerte verschiedener Materialien Polystyren (PS) kj/kg Fette kj/kg Holz kj/kg Steinkohle kj/kg Leder kj/kg Polyethen (PE) kj/kg Heizöl kj/kg Erdgas kj/kg Polypropen (PP) kj/kg Papier kj/kg Hausmüll kj/kg Kreuze die beiden richtigen Aussagen an! Kunststoffe haben niedrigere Heizwerte als die herkömmlichen Brennstoffe (Heizöl, Erdgas, Holz, Kohle). Alle Kunststoffe haben hohe Heizwerte. Nur Polystyren besitzt einen hohen Heizwert. Polypropen hat unter den angeführten Kunststoffen den niedrigsten Heizwert. Alle Kunststoffe haben niedrige Heizwerte. Seite 10