Ob Lebensmittelverpackung, Kleidungsstück, Hygieneartikel oder Coffee-to-go-Becher – die Liste an Alltagsgegen ständen aus Kunststoff ist lang. Seit Beginn der Kunststoffverwendung steigt die jährliche Produktionsmenge exponentiell. Waren es 1950 noch rund 1,5 Millionen Tonnen, liegt der globale Durchschnitt heute bei etwa 407 Millionen Tonnen jährlich. Eine 270-fache Erhöhung der Kunststoffproduktion innerhalb von 70 Jahren.

Doch nur knapp 20 Prozent der heute in Deutschland jährlich verbrauchten Kunststoffe werden derzeit recycelt. Etwa die Hälfte wird in langlebige Produkte eingespeichert, die andere Hälfte erscheint als Abfall, wovon wiederum weniger als 50 Prozent tatsächlich rezykliert und nicht energetisch genutzt, das heißt verbrannt, wird. Weltweit ist der Recyclinganteil noch niedriger. Große Teile der Kunststoffabfälle vieler Länder landen auf Mülldeponien, die nicht immer nach modernen Standards betrieben werden. Frei nach dem Prinzip „Aus den Augen, aus dem Sinn“ wird immer noch viel Müll weggeworfen. Das Ergebnis: Viele Entwicklungsländer versinken in Müllbergen aus Plastik, wie Kunststoff umgangssprachlich genannt wird. Plastik findet sich weltweit in Städten, auf Landflächen, in Flüssen und in unseren Meeren in großen Mengen wieder. Mit der Zeit zersetzt sich das Plastik zu Mikroplastik mit Risiken für Mensch und Umwelt.

Am KIT beschäftigen sich gleich mehrere Projekte mit dem Thema Kunststoffrecycling, um dem globalen Müllproblem Herr zu werden.

Tracer-basierte Sortier-Technologie für Verpackungen, Kunststoffe und andere Materialien

Die Firma Polysecure GmbH arbeitet gemeinsam mit dem KIT an neuen Wegen insbesondere zur sortenreinen Trennung unterschiedlicher Kunststoffe mittels fluoreszierender Marker: Kleine anorganische Kristalle, die durch Laser oder LEDs zur Fluoreszenz angeregt und damit detektierbar gemacht werden. „Wir müssen besseres Sortieren als Basis für eine effiziente und nachhaltige Kreislaufwirtschaft ermöglichen. Kunststoffe werden heut zutage nur nach dem dominierenden Hauptpolymer sortiert, nicht aber nach den zahlreichen Unterklassen und Verwendungszwecken von Kunststoff-Verpackungen“, beschreibt Jochen Moesslein, Geschäftsführer und Gründer von Polysecure, das Problem. Folglich kann nicht zwischen Lebensmittelverpackung, Motorölkanister oder Gehäusedeckel unterschieden werden. Kunststoffe können durch dieses Vermischen beim Recycling nicht mehr für ihren Ursprungszweck verwendet werden. Aus einer Lebensmittelverpackung wird dann beispielsweise eine Spülmittelflasche und daraus wiederum eine Parkbank. Eine Wiederverwendung zum gleichen Zweck ist damit eingeschränkt.

Pyrolyse zum chemischen Recycling industrieller Kunststoffe

Dass die Handlungsnotwendigkeit nicht nur für den Verpackungsbereich gilt, zeigen auch die Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten zum chemischen Recycling von Mischkunststoffen am KIT. „Neben den Verpackungen gibt es zahlreiche andere Anwendungsbereiche, auf die rund 70 Prozent der umlaufenden Kunststoffe zurückzuführen sind und die heutzutage größtenteils noch nicht recycelt werden. Von Matratzenschäumen über Dämmstoffe im Baubereich hin zu Elektro- und Elektronikgeräten oder Automobilbauteilen, um nur einige Beispiele zu nennen“, so Prof. Dr. Dieter Stapf, Leiter des Instituts für Technische Chemie (ITC) am KIT.

Am ITC steht die verfahrenstechnische Forschung zum Schließen der Kunststoffkreisläufe im Fokus. „Die große Herausforderung ist es hierbei, aus komplexen Produkten und deren verunreinigten Abfällen wieder Rohstoffe für neue chemische Produkte und Kunststoffe zu machen. In der Regel liegen Kunststoffe am Ende des Lebenszyklus vieler Produkte nicht als sortenreines, abtrennbares Polymer vor. Es handelt sich um Gemische, zum Beispiel Kunststoffe versetzt mit Biomasse, Metallteilen, Farbpigmenten oder Flammschutzmitteln. Solche hochfunktionalisierten, verbundenen, vermischten oder stark verschmutzten Kunststoffe sind oft nicht einfach mechanisch trennbar, zum Teil nicht mal schmelzbar“, beschreibt Prof. Stapf das Grundproblem. Daher muss der Abfall chemisch aufbereitet werden, um ihn als Erdölersatz wieder nutzbar zu machen. „Wir müssen viel mehr der wertvollen und energieintensiven Kunststoffe recyceln, um das Klima und die Umwelt zu schützen. Hier brauchen wir neue Verfahren, die in der Lage sind, diese verschmutzten Stoffgemische wieder in Rohstoffe aufzuarbeiten und so das mechanische Recycling zu ergänzen“, so Prof. Stapf weiter.