Die Grenzen des mechanischen Kunststoffrecyclings austesten

Eine neue Studie untersuchte, inwieweit Kunststoffe mit mechanischen Methoden recycelt werden können, und fand gute und schlechte Nachrichten.

Da der Kunststoffverbrauch stetig zunimmt, landet der Großteil des anschließenden Abfalls auf Mülldeponien, in der Umwelt oder wird verbrannt, was erhebliche negative Auswirkungen auf die Umwelt hat.

Sowohl die Herstellung von Kunststoffen als auch deren Verbrennung verursachen Treibhausgasemissionen und tragen so zum Klimawandel bei. Wenn andererseits Plastikmüll in der Umwelt landet, kann das schwerwiegende Folgen haben. Besorgniserregend ist, dass die Auswirkungen von Mikroplastik – Kunststoffpartikel mit einem Durchmesser von weniger als fünf Millimetern – auf Ökosysteme und auf den Eintrag in die Nahrungskette durch die Aufnahme durch Organismen noch nicht vollständig abgeklärt sind.

Das Recycling von Kunststoff, das die Produktion von neuem Kunststoff durch die Erzeugung von Sekundärkunststoff verhindert, könnte dazu beitragen, einige dieser Risiken auszugleichen. Allerdings wird geschätzt, dass derzeit nur 10 % der Produktherstellung auf nationaler Ebene Sekundärkunststoffe verwenden.

Was ist mechanisches Recycling?

Eine Möglichkeit, die Kreislauffähigkeit von Kunststoffen zu fördern, wäre die Steigerung des mechanischen Recyclings, des Prozesses der Rückgewinnung von Kunststoffabfällen ohne Veränderung ihrer chemischen Zusammensetzung durch Sortieren, Waschen, Trocknen, Mahlen, Regranulieren und Compoundieren.

Ein neues Papier veröffentlicht in Das Journal of Industrial Ecology von Magdalena Klotz vom Departement Bau, Umwelt und Geomatik der ETH Zürich untersucht, inwieweit sich das mechanische Recycling unter Berücksichtigung des gesamten Stoffkreislaufs durch verschiedene Massnahmen steigern lässt.

„Wir haben untersucht, welche Maßnahmen einerseits dazu führen können, dass mehr Sekundärkunststoffe produziert werden können und andererseits gewährleisten, dass diese Sekundärkunststoffe Primärkunststoffe bei der Produktherstellung ersetzen können“, sagte Klotz. „Letzteres ist sehr relevant, wenn durch Recycling erhebliche Umweltvorteile erzielt werden sollen, da dadurch die Auswirkungen der Primärproduktion vermieden werden.“

Klotz erklärte, dass die Grenzen des mechanischen Recyclings kaum verstanden seien. Dies liegt zum Teil daran, dass es normalerweise auf eine Mischung verschiedener Kunststoffe angewendet wird und es innerhalb nur einer Kunststoffart unzählige verschiedene Kunststoffarten gibt – sogenannte Kunststoffqualitäten. Dabei handelt es sich um unterschiedliche Konfigurationen der Polymerketten, aus denen Kunststoffe hergestellt werden, mit unterschiedlichen Eigenschaften, wie z. B. der Länge, und unterschiedlichen Zusatzstoffen.

„Es ist praktisch unmöglich, jeden dieser unzähligen Kunststoffe einzeln zu recyceln. Daher kommt es zu einer Vermischung unterschiedlicher Kunststoffe, was dazu führt, dass die resultierenden Sekundärkunststoffe andere Eigenschaften haben als die Inputmaterialien“, fuhr sie fort. „Wenn beispielsweise eine grüne, eine blaue und eine rosa Plastikflasche zusammen recycelt werden, ist das resultierende Sekundärmaterial gräulich. Dies ist eine relevante Einschränkung des mechanischen Kunststoffrecyclings.“

Gute Nachrichten und schlechte Nachrichten

Um zu ihren Ergebnissen zu gelangen, führten Klotz und ihre Co-Autoren eine umfassende Analyse der Kunststoff-Recycling-Situation in der Schweiz durch, die mit der anderer europäischer Länder vergleichbar ist.

Sie betrachteten 11 Kunststoffarten in 69 Produktgruppen, die in der Schweiz sowohl verbraucht als auch als Abfall anfallen, und berücksichtigten auch Zukunftsszenarien wie eine verstärkte Abfallsammlung, ein verbessertes Produktdesign und eine verbesserte Abfallsortierung.

Dadurch konnten sie die Mengen an Kunststoffverbrauch, Abfall und Sekundärmaterial quantifizieren, die bei der Produktherstellung für das Jahr 2040 verwertbar sind. Was die Ergebnisse betrifft, die das Team erzielt hat, gibt es gute und schlechte Nachrichten.

„Man könnte sagen, dass unsere Studie zwei wichtige Ergebnisse lieferte, ein negatives und ein positives“, sagte Klotz. „Das erste ist, dass das Massenpotenzial des mechanischen Recyclings eher begrenzt zu sein scheint – die maximale Recyclingrate, die mittelfristig bis etwa 2040 erreichbar ist, scheint bei etwa 30 % zu liegen.“

Sie wies darauf hin, dass das Team bei der Berechnung dieser Recyclingquote nur Sekundärmaterialien berücksichtigt habe, die als Ersatz für Primärkunststoffe in der Produktherstellung nützlich seien. Denn gerade durch die Substitution von Primärkunststoffen führt das Recycling zu einer Reduzierung der Umweltbelastung.

Klotz erklärte, dass das Erreichen selbst dieser bescheidenen Recyclingquote erhebliche Systemänderungen erfordern würde, einschließlich der Einführung spezifischerer Abfallsortiersysteme.

„Die gute Nachricht ist, dass diese begrenzte Recyclingquote von 30 % den CO2-Fußabdruck der Kunststoffe immer noch um ein Viertel reduzieren kann, verglichen mit dem Verzicht auf Recycling bei dem von uns in Betracht gezogenen System“, fügte sie hinzu.

Das Team wird nun den Einsatz von chemischem Recycling untersuchen, um Abfälle zu bekämpfen, die sich mechanisch nur schwer recyceln lassen, und beurteilen, ob dies gegenüber der Verbrennung von Vorteil wäre.

„Diese Forschung könnte der breiten Öffentlichkeit helfen zu verstehen, dass ihr Beitrag zum Kunststoffrecycling durch die Sammlung von Abfällen zum Recycling als ein Schritt in der Recyclingkette erforderlich ist, wenn erhebliche Vorteile für die Umwelt erzielt werden sollen“, sagte Klotz. „Gleichzeitig kann es zeigen, wie schwierig es ist, das Plastikrecycling zu steigern. Wenn also Menschen umweltschädliche Aktivitäten durchführen, die leichter zu reduzieren sind als die Steigerung des Plastikrecyclings, könnte sie diese Studie dazu motivieren. ”

Laut Klotz zeigt dies, dass es für Einzelpersonen und Regierungen sinnvoll ist, Ansätze zu priorisieren, die mit geringstem Aufwand zu hohen Umwelteinsparungen führen.

„Um unsere Klimaziele zu erreichen, müssen wir wahrscheinlich eine Reihe von Maßnahmen umsetzen, die alle unsere Auswirkungen auf den Klimawandel bis zu einem gewissen Grad reduzieren. Kunststoffrecycling ist nur eine davon“, schloss sie.

Referenz: Magdelena Klotz, et al., Potenziale und Grenzen des maschinellen Kunststoffrecyclings, Journal of Industrial Ecology (2023). DOI: 10.1111/jiec.13393

Feature-Bild: Naja Bertolt Jensen auf Unsplash