Nachhaltige Produkte ohne Kunststoffe kaum vorstellbar

Transkript

1 Nachhaltige Produkte ohne Kunststoffe kaum vorstellbar Die Anfänge der Kunststoffindustrie reichen bis ins 19. Jahrhundert zurück: Der Boom des Billardspiels in den USA lies den Verbrauch an Elfenbein so stark ansteigen, dass der Bedarf kaum noch gedeckt werden konnte. Alternative Werkstoffe gab es nicht bis John Wesley Hyatt 1868 Zelluloid erfand, den ersten thermoplastischen Kunststoff. Billardkugeln, Schmuck oder Spielzeug wurden fortan aus Zelluloid hergestellt. Berühmt wurde der Kunststoff dann einige Jahrzehnte später als durchsichtiger Träger für photographische Filme. Die 30er und 40er Jahre des 20. Jahrhunderts waren ein weiterer Meilenstein für die Kunststoffindustrie. Viele der heute in großen Mengen produzierten Kunststoffe wurden damals entdeckt oder zum ersten Mal technisch verarbeitet: 1930/1935: Beginn der großtechnischen Produktion von PVC in Deutschland 1931: Beginn der technischen Herstellung von Polystyrol 1933: Erstmalige Herstellung von Polyethylen 1933: Markteinführung von PMMA (Polymethylmethacrylat), besser bekannt als Plexiglas 1938: Geburtsstunde der Polyamid-Kunstfasern Nylon und Perlon 1940: Industrielle Produktion von Polyurethan 1941: Herstellung von Polyesterfasern (Polyethylenterephthalat, PET) gelingt Einzug in den Alltag der Menschen haben Kunststoffe dann vor rund 60 Jahren gefunden und seither eine so steile Karriere vollzogen, dass heute ohne sie (fast) nichts mehr geht. Seit 1950 wurde die weltweite Produktion an Kunststoffen von gerade einmal 1,5 Millionen Tonnen auf 245 Millionen Tonnen im Jahr 2008 gesteigert [1]. Verwitterter Filmstreifen aus Zelluloid 1 1 Bildquelle: Wikipedia Neben einfachen Produkten wie der klassischen Tragetasche erfüllen Kunststoffe inzwischen anspruchsvolle Aufgaben z. B. in der modernen Medizin, im Sport, im Transportwesen oder im Baubereich und ermöglichen damit viele Anwendungen, die es ohne Kunststoffe nicht gäbe. Zwar haftet dem Werkstoff zum Teil noch immer ein negatives Image an Plastik wird als minderwertiges, gesundheitsschädliches oder nicht umweltfreundliches Material wahrgenommen und deshalb häufig abgelehnt. Doch dass diese Argumente zu kurz greifen, zeigt sich gerade beim Thema

2 Nachhaltigkeit. Denn die tatsächlichen Vorteile von Kunststoffprodukten kommen dann zur Geltung, wenn man nicht nur ihre Herstellung sondern den gesamten Lebensweg von der Wiege bis zur Bahre betrachtet. Im folgenden werden dies einige Erfolgsbeispiele aus der Welt der Kunststoffe verdeutlichen: Für Energie-Sparfüchse: Kunststofffenster Die Erfolgsgeschichte der Kunststofffenster begann im Jahr 1954: Der erste Fensterrahmen aus einem mit Weich-PVC ummantelten Stahlprofil kam auf den Markt. 1960er und 70er Jahren in mehrere luftgefüllte Kammern unterteilt. Seither setzte sich die Entwicklung kontinuierlich fort: Die Profile wurden und werden weiter verbessert, so dass die Isolierleistung aktueller PVC-Fensterrahmen gegenüber 1970 um zwei Drittel gestiegen ist [2]. Im Verbund mit Wärmedämmglas helfen moderne Fenster, Energie einzusparen und damit CO 2 -Emissionen zu senken. Wird ein altes Fenster mit Einfachverglasung durch ein solches modernes Kunststofffenster ersetzt, können im Jahr alleine mit diesem Fenster gut und gerne 60 Liter Heizöl eingespart werden [3]. Erstes Kunststofffenster Ab Ende der 1950er Jahre folgten die ersten echten Kunststofffenster aus Hart-PVC-Profilen. Um die Isolierung zu verbessern, wurden diese zunächst mit nur einer Kammer sehr einfachen Profile ab den 2 Bildquelle: Kunststoff-Museum Troisdorf (Foto: Rainer Hardtke) Kunststofffensterprofil Dabei wird das Potential von Kunststofffenstern für energieeffizientes Bauen noch gar nicht vollständig genutzt. Im Fokus der Forschung und Entwicklung stehen heute Fenster, die die strengen Kriterien eines Passivhauses erfüllen, das ohne klassische Heizung auskommt. So arbeiten zum Beispiel im Forschungsprojekt Hochwärmedämmende Fenster- und Fassadensysteme Maschinenbauer, Fensterprofil- 3 Bildquelle: Rehau AG

3 Hersteller, Forschungsinstitute und Fensterbauer zusammen. Sie optimieren nicht nur bestehende Fenstersysteme durch verbesserte Materialien und Konstruktion, sondern untersuchen auch völlig neue Konzepte. Ein Ergebnis dieser Forschungskooperation ist das TT90-R ein Fenster, bei dem ein neues Rahmenmaterial (Polyurethan) und eine innovative Verglasung (Vakuumisolierglas) erfolgreich kombiniert wurden. Damit ist ein vergleichsweise schmales und gleichzeitig passivhaustaugliches Fenster entstanden. Entwicklungsländern hingegen, wo geeignete Verpackungen fehlen, verderben bis zu 50 % der dringend benötigten Nahrungsmittel schon auf dem Transportweg [4]. Kunststoffverpackungen schützen auf vielfältige Weise: In Folien verlangsamen z. B. Gas-Barrieren Abbauprozesse bei leicht verderblichen Lebensmitteln, bewahren Aromen von Kräutern, Gewürzen oder Kaffe und verhindern, dass spezielle Schutzgase aus der Verpackung entweichen. Neues Kunststofffenster TT90-R 4 Rundum geschützt: Verpackungen aus Kunststoff Verpackungen aus Kunststoff sind aus den Regalen der Supermärkte nicht mehr wegzudenken. Sie werben um unsere Aufmerksamkeit und wollen zum Kauf animieren. Viel wichtiger aber als ihr Aussehen ist ihre Schutzfunktion, z. B. für unsere Nahrungsmittel. In Europa werden dadurch nur etwa 1 bis 2 Prozent der Nahrungsmittel schlecht, bevor sie beim Verbraucher ankommen. In Schwellen- und Verpackungen schützen Nahrungsmittel 5 Indem sie die Haltbarkeit unserer Nahrungsmittel verlängern, tragen Verpackungen nicht zuletzt auch dazu bei, Ressourcen zu schonen und Umweltbelastungen zu verringern. In einer Studie wurde berechnet, dass Nahrungsmittelverpackungen rund 30 % mehr Energie einsparen als für ihre Herstellung benötigt wurde [5]. Gegenüber alternativen Werkstoffen, die ähnliche Funktionen erfüllen, haben Kunststoffe jedoch einige einmalige Eigenschaften, die besonders effiziente Verpackungslösungen ermöglichen. Sie sind meist leichter und erlauben sehr flexible Verpackungsgrößen. Würden alle Kunststoffverpackungen durch alternative Werkstoffe ersetzt, 4 Bildquelle: 5 Bildquelle: Wikipedia (Foto: Ralf Roletschek)

4 müsste für deren Herstellung 50 % mehr Energie eingesetzt werden [4]. Ein Erfolgsbeispiel aus der Welt der Verpackungen ist die PET- Flasche. konkurrenzfähig. Denn in den letzten Jahren konnten sowohl Flaschengewicht und Energieverbrauch bei der Herstellung reduziert als auch die Recycling-Anteile deutlich erhöht werden [6]. Auch im Verpackungsbereich bleibt die Entwicklung nicht stehen. Es wird geforscht, um die Eigenschaften der Kunststoffe weiter zu verbessern. Verpackungen der Zukunft werden leichter sein und Nahrungsmittel noch besser schützen. So gibt es z. B. heute schon Verpackungen mit sogenannten Frischeindikatoren, die für ein zu kühlendes Produkt (Lebensmittel oder Medikament) anzeigen, wenn auf dem Weg zum Verbraucher die Kühlkette unterbrochen wurde. Vielseitige Leichtgewichte: Kunststoffe im Automobil Erfolgsbeispiel PET-Flaschen 6 Vor rund 40 Jahren wurden erstmals Getränke in PET-Flaschen abgefüllt. Seit Mitte der 1990er Jahre sind PET-Flaschen auf dem deutschen Markt erfolgreich. Ihre wichtigsten Vorteile sind das geringe Gewicht und die hohe Bruchsicherheit. Davon profitieren der Verbraucher und die Umwelt, denn durch die leichte Verpackung wird beim Transport weniger Kraftstoff verbraucht. Eine aktuelle Ökobilanz belegt, dass die PET-Mehrweg-Flaschen der GDB (Genossenschaft Deutscher Brunnen eg) die ökologisch günstigste Verpackung für Mineralwässer und Erfrischungsgetränke sind. Doch auch Einwegflaschen aus PET sind heute aus ökologischer Sicht oft Ihr geringes Gewicht und hohe Gestaltungsfreiheit machen Kunststoffe auch für den Einsatz im Fahrzeugbau interessant. Denn ein geringeres Fahrzeuggewicht bedeutet auch einen geringeren Kraftstoffverbrauch: Wird das Gewicht eines PKW um 100 kg reduziert, sinkt der Verbrauch um etwa 0,35 l auf 100 km [6]. Viele Bauteile, die vor einigen Jahren noch aus Metall gefertigt wurden, bestehen heute aus Kunststoffen. Sie haben z. B. bei Kraftstoffbehältern und Ansaugrohren Metalle fast vollständig ersetzt. Weitere typische Kunststoffteile im Auto sind heute: Stoßfänger, Motorabdeckung, Getriebelager, Airbags, Armaturenbrett, Seiten- und Innenverkleidung um nur einige zu nennen. Daneben werden auch klassische Glasbauteile immer häufiger aus Kunststoff gefertigt, z. B. Scheinwerfer oder Seiten- und Rückfenster. 6 Bildquelle: Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e.v.

5 In den meisten westlichen Ländern werden Kunststoffprodukte heute am Ende ihres Lebenswegs zu einem großen Teil recycelt oder thermisch verwertet. Autoscheinwerfer aus Kunststoff 7 In Neuwagen liegt der Kunststoffanteil heute bei rund 15 %. Durch Kunststoffe mit immer besseren mechanischen und thermischen Kennwerten ist mit einem weiteren Anstieg zu rechnen. Großes Zukunftspotential haben dabei vor allem die sogenannten Hybridbauteile aus Metall und Kunststoff. Sie verbinden die positiven Eigenschaften beider Werkstoffe: Festigkeit und Stabilität steigen, die Bauweise wird kompakter und das Gewicht kann gegenüber einer reinen Metallkonstruktion um rund 40 % reduziert werden. Herausforderungen im 21. Jahrhundert Moderne Kunststoffprodukte helfen uns, Ressourcen zu schonen, Energie zu sparen und CO 2 -Emissionen zu reduzieren. Es gibt jedoch auch Herausforderungen, welchen sich Kunststoffindustrie und Gesellschaft in den kommenden Jahren und Jahrzehnten stellen müssen, vor allem zunehmendes Abfallaufkommen und die Verknappung nicht erneuerbarer Ressourcen. Moderne Sortieranlage für Verpackungen 8 Beim Recycling werden die Kunststoffe sortiert, aufbereitet und zu neuen Produkten verarbeitet. Bei der thermischen Verwertung werden Kunststoffe als Ersatzbrennstoffe eingesetzt oder tragen in modernen 7 Bildquelle: Andreas Barth 8 Bildquelle: Duales System Deutschland AG

6 Müllverbrennungsanlagen dazu bei, aus Abfällen Elektrizität zu erzeugen. In vielen Teilen der Welt werden Kunststoffe jedoch noch zu großen Teilen in wilden Deponien entsorgt oder unkontrolliert verbrannt. Hinzu kommt auf das globale Phänomen des Litterings, also achtloses Wegwerfen von Abfällen. Hier ist bei allen Verbrauchern verantwortungsvolles Handeln gefragt, damit unsere Umwelt nicht vermüllt und Ressourcen geschont werden. Einige Kunststoffprodukte können derzeit noch nicht effizient verwertet werden. Davon betroffen ist vor allem die Gruppe der Duroplaste, die nicht eingeschmolzen und zu neuen Produkten verarbeitet werden können. Ein Beispiel sind Rotorblätter von Windkraftanlagen. Über eine Laufzeit von 20 Jahren kann eine Anlage ein vielfaches an Energie bereitstellen, die für ihre Herstellung benötigt wurde. Es ist jedoch relativ schwierig ausgediente Rotorblätter auf den gebräuchlichen Wegen zu verwerten, da sie aus einem mit Glasfasern verstärkten Duroplast bestehen. Eine Lösung bietet die Zusammenarbeit mit der Zementindustrie. Glasfaserverstärkte Kunststoffe können hier sehr effizient verwertet werden: Bei der Zementproduktion dient der Kunststoff als Energielieferant und die Glasfasern gleichzeitig als Rohstoff für den Zement. Vor dem Hintergrund knapper werdender fossiler Rohstoffe wird ein sparsamer Umgang mit fossilen Ressourcen wie Erdöl immer wichtiger. Die Kunststoffindustrie erforscht deshalb auch alternative Rohstoffe, um z. B. neue Biokunststoffe herstellen zu können. Zu dieser Gruppe der Kunststoffe gehören bioabbaubare Materialien und solche aus nachwachsenden, also biologischen Rohstoffen. Bioabbaubare Verpackung 9 Die wichtigsten nachwachsenden Rohstoffe für Biokunststoffe sind Stärke, Zucker, Zellulose und Pflanzenöle. Aus ihnen wird z. B. durch Fermentation das Monomer Milchsäure hergestellt, das anschließend zur Polymilchsäure (PLA) polymerisiert wird. Biokunststoffe werden heute überwiegend für Verpackungen, Cateringprodukte für Großveranstaltungen, biologisch abbaubare Bioabfallsäcke und Mulchfolien für die Landwirtschaft eingesetzt. Ihr Anteil am gesamten Kunststoffmarkt ist mit einer weltweiten Produktionskapazität von Tonnen derzeit noch gering [7]. Der Markt für Biokunststoffe wächst jedoch überdurchschnittlich und neue, technische Biokunststoffe eignen sich zunehmend auch für anspruchsvolle Aufgaben. Für alle Werkstoffe gilt die Herausforderung des 21. Jahrhunderts, effiziente Lösungen für eine nachhaltige Entwicklung zu ermöglichen. Kunststoffe helfen uns schon heute in vielen Bereichen, Energie zu sparen, Ressourcen zu schonen und Treibhausgasemissionen zu reduzieren. Sie haben damit gezeigt, dass sie weit mehr sind als nur Plastik und dass sie beste Voraussetzungen haben, auch in Zukunft einen wichtigen Beitrag für eine nachhaltige Entwicklung zu leisten. 9 Bildquelle: Wikipedia (Foto: Christian Gahle)

7 Literatur [1] Verband der Kunststofferzeuger (PlasticsEurope): The Compelling Facts About Plastics [2] Pilz, H. et al.: The impact of plastic on life cycle energy consumption and greenhouse gas emissions in Europe. Denkstatt GmbH, Wien, [3] Verband der Fenster- und Fassadenhersteller e.v.: Mehr Energie sparen mit neuen Fenstern; [4] Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e.v.: Packaging with plastics Naturally!; [5] Pilz, H. et al.: The Contribution of Plastic Products to Resource Efficiency, GUA Gesellschaft für umfassende Analysen GmbH, Wien, [6] Kauertz, B. et al.: PET Ökobilanz 2010: Ökobilanzielle Untersuchung verschiedener Verpackungssysteme für kohlensäurehaltige Mineralwässer und Erfischungsgetränke sowie stille Mineralwässer. Ifeu Institut für Energie- und Umweltforschung Heidelberg GmbH, [7] European Bioplastics e.v.: Biokunststoffe FAQ; 2008.