Was ist Plastik eigentlich genau?

Untertitel: Das kritische Material genauer betrachtet

Hallöchen. Heute ist es endlich soweit. Der erste Artikel aus einer ganzen Reihe geht an den Start. Worum es in der Artikel-Reihe geht? Plastik. Und zwar um möglichst viele unterschiedliche Aspekte dieser Stoffe. Schließlich sollte man schon verstehen worum es eigentlich geht und warum Plastik nicht gerade gut für die Umwelt ist. In diesem ersten Beitrag geht es darum, woraus Plastik besteht, woraus es gefertigt wird, um die Giftstoffe, die sich darin befinden, die Ressourcen die genutzt werden, um Plastik zu produzieren und zu verarbeiten und natürlich um die Umweltauswirkungen.

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Im Nachhaltigkeits 101 habe ich die wichtigsten Tipps zusammen gefasst mit denen jeder starten kann.

Plastik bezeichnet im Allgemeinen Kunststoffe, also synthetische oder halb-synthetische Stoffe, die je nach Zusammensetzung unterschiedliche Eigenschaften haben können. Hergestellt werden sie üblicherweise aus Erdöl,  aus dem das organische Grundmaterial gewonnen wird. Um bestimmte Eigenschaften zu erfüllen, werden außerdem noch sogenannte Additive hinzugefügt. Unterschieden wird zwischen drei Gruppen von Kunststoffen, die alle bestimmte Eigenschaften haben: Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere.

Bestandteile und Herstellung von Plastik

Wie genau wird aus Erdöl nun ein Kunststoff? Also, an erster Stelle steht die Förderung des Erdöls. Diese lässt sich in drei Phasen unterteilen. In der ersten Phase gelangt das Erdöl durch den vorhandenen Druck an die Oberfläche.

Sobald der Druck nicht mehr ausreicht, beginnt Phase zwei und es wird zur Druckerzeugung Wasser in das Reservoir gepumpt. In Phase drei wird dann durch einpumpen von Chemikalien das letzte bisschen Erdöl aus der Erde geholt.

Nach der Gewinnung durch Bohrungen wird das Erdöl in Raffinerien weiter verarbeitet. Schließlich hat man bis zu diesem Punkt nur ein wildes Gemisch von bis zu 17.000 Stoffen.

In den Raffinerien wird das Erdöl in seine unterschiedlichen Bestandteile wie leichtes und schweres Heizöl, Kerosin sowie Benzin aufgespalten.

Nun machen Kunststoffe aber nur einen wirklich kleinen Anteil an Erzeugnissen aus, die aus Erdöl hergestellt werden, nämlich nur 4%. Denn der weitaus größere Anteil wird einfach in Kraftwerken und Motoren verbrannt. Deshalb ist Erdöl auch so wichtig: Aus ihm können viele Grundstoffe hergestellt werden, aus denen sehr viele wichtige chemische Erzeugnisse hergestellt werden. Unter anderem Farben und Lacke, Arzneimittel, Wasch- und Reinigungsmittel, aber auch Benzin, Kerosin und Öle.

Alle diese Produkte genau wie Plastik und auch das Erdöl selbst bestehen zu über 80% aus organischem Material wie Kohlenstoff. Aber wieso ist Plastik dann nicht sowieso biologisch abbaubar, wenn es doch aus organischem Material besteht?

Die Antwort findet man, wenn man sich die chemische Zusammensetzung von Kunststoffen genauer anguckt. Kunststoffe bestehen aus sogenannten Makromolekülen. Das sind einfach riesige Molekülstrukturen, in denen sich bestimmte Sequenzen immer wieder wiederholen. Die gesamte Struktur nennt sich dann allgemein Polymer.

Ein Beispiel: Der Kunststoff Polyethylen (PE) hat als Grundeinheit (Monomer) das Molekül Ethen, dass aus zwei Kohlenstoffatomen und vier Wasserstoffatomen besteht (CH2-CH2). Hängt man nun ganz viele davon hintereinander erhält man das Polymer Polyethylen - ein Makromolekül. Vielleicht kennst du das aus dem Unterricht zur organischen Chemie.

Also bestehen Kunststoffe hauptsächlich aus Kohlenstoff und Wasserstoff. Wenn ein organischer Stoff allerdings biologisch abbaubar sein soll, muss er Nahrung für die kleinen Organismen bieten, die sich von dem jeweiligen Stoff ernähren. Zu solchen Organismen zählen beispielsweise Pilze und Regenwürmer.

Und damit die den Stoff auch verwerten können sind vor allem Zucker oder bestimmte Säuren in Kombination mit Stickstoff oder Sauerstoff im Kunststoff notwendig. Also all das, was in normalen synthetischen Kunststoffen nicht drin ist - in Kunststoffen, die auf Cellulose oder Stärke basieren, allerdings schon (sonst könnten wir Menschen ja auch keine Kartoffeln und Kühe kein Gras essen).

Leider führt die Festigkeit von Plastik (sowohl konventionell als auch bio) dazu, dass selbst Bioplastik nicht kompostiert werden kann. Es zerfällt nämlich viel langsamer als andere kompostierbare Abfälle.</mark<

Eigenschaften und wichtige Kunststoffe

Wie bereits zu Anfang erwähnt, lassen sich Kunststoffe grob in drei Haupttypen unterteilen: Thermoplaste, Duroplaste und Elastomere. Diese unterscheiden sich in ihren Eigenschaften, beispielsweise wie sie auf Hitze oder Druck reagieren und sind daher für unterschiedliche Anwendungsgebiete vorgesehen.

Thermoplaste sind Kunststoffe, die sich beim Erhitzen verformen lassen. Dazu zählen Kunststoffe wie Polystyrol (PP), aus dem Styropor hergestellt wird oder Polyethylenterephthalat (PET) aus dem beispielsweise Polyester für Textilien hergestellt wird oder die bekannten Einwegflaschen aus dem Supermarkt.

Außerdem werden daraus die verschiedensten Folien gefertigt für Möbel oder Verpackungen. PET kann durch das Pfandsystem zumindest hier in Deutschland sortenrein gesammelt werden. Dadurch kann es effizient recycelt werden, was durchaus positiv zu bewerten ist. Insofern ist das Pfandsystem für Einwegflasche nicht vollends für die Katz. Allerdings sollte mehr Aufklärung betrieben werden, da viele Leute immer noch nicht wissen, dass sie eigentlich Einweg- statt Mehrwegflaschen kaufen.

Duroplaste sind harte und statische Kunststoffe, die eine stark vernetzte Struktur aufweisen und im Endzustand deshalb nicht mehr verformt werden können. Solche Kunststoffe kommen überall dort zum Einsatz wo Festigkeit und Hitzebeständigkeit gefragt ist, wie in der Auto- und Elektroindustrie.

Vielleicht hast du ja schon einmal was von CFK gehört. CFK oder auch carbonfaserverstärkter Kunststoff verfügt über eine ähnliche Festigkeit wie vergleichbar Metalle, ist aber viel leichter, weshalb es beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt wird.

Elastomere sind zwar feste, aber elastische Kunststoffe. Sie liefern deshalb Material für Reifen, Gummibänder, Dichtungsringe usw. Vielleicht kannst du es schon ahnen: Dazu zählt auch der bekannte Vertreter Gummi, das aus Naturkautschuk oder Silikonkautschuk hergestellt wird.

Du siehst also, Kunststoff ist unglaublich vielseitig und wird wegen seiner Leichtigkeit und gleichzeitigen Festigkeit eingesetzt. Ich finde aber, dass man in vielen Bereichen durchaus gute Alternativen etablieren könnte, wie in vielen Bereicher der Lebensmittelindustrie. Allerdings ist in Bereichen wie der Autoindustrie oder der Luft- und Raumfahrt Plastik unersetzlich, was die Entwicklung von voll kompostierbaren Biokunststoffen notwendig macht.

Ressourcen­verbrauch in der Herstellung und Nutzung

Wie bereits erläutert, machen Kunststofferzeugnisse nur ca. 4% aller Erzeugnisse aus, die aus dem geförderten Erdöl hergestellt werden. Ein entscheidener Faktor bei den angeblich immer knapper werdenden Erdölreserven sind sie also nicht.

Wie sieht es aber mit virtuellem Wasser und grauer Energie aus? Ich musste wirklich sehr sehr sehr lange suche, bis ich endlich ein paar Daten bezüglich des Energie-, Wasser- und Rohstoffverbrauchs bei der Kunststoffherstellung gefunden habe. Laut der BKV werden zur Herstellung von einem Kilogramm Ethylen 66 Kilojoules (= 0,0183 kWh) benötigt. Für ein Kilogramm Weißglas werden etwa 13 Kilojoules (= 0,0036 kWh) benötigt, also deutlich weniger. Zum Vergleich: Für ein Kilogramm Papier werden 2,5 kWh gebraucht (siehe Sind Alternativen aus Stoff ökologisch sinnvoll?).

Übrigens auch ein starkes Indiz dafür, dass es keine sinnvolle Lösung ist, einweg Plastiktragetaschen durch einweg Papiertragetaschen zu ersetzen. Die Vorteile liegen bei Kunststoff beim geringen Gewicht, wodurch der Kraftstoffverbrauch beim Transport deutlich niedriger liegt, als bei Glas. Durch leichte Kunststoffteile können Autos so produziert werden, dass sie weniger Kraftstoff verbrauchen.

Auch bei der Verwertung des Grundstoffs (Erdöl) ist Kunststoff sehr effizient. Aus 100 Kilogramm Grundstoffen können ca. 98 Kilogramm Endprodukt produziert werden (siehe Papier der BKV: 3500 Tragetaschen a 0,028 Kilogramm).

Und was ist mit dem Wasserverbrauch? Dazu war es wirklich schwer Informationen zu finden. Aber gleich zu Beginn, als ich mich über die Erdölförderung informierte, fiel mir auf, dass Erdöl wohl keinen geringen Wasserfußabdruck hat. Denn zur Förderung wird, wie zu Anfang schon erwähnt, zur Druckerzeugung Wasser in das Reservoir gepumpt. So kann mehr Öl an die Oberfläche befördert werden. Später werden dann noch Chemikalien eingepumpt, was vermuten lässt, dass das Wasser damit versetzt wird. Hinzu kommen natürlich noch mannigfaltige Umweltkatastrophen, durch die Öl ganze Landstriche und auch das Grundwasser einiger Regionen verseucht hat.

Das wirkt sich aber nicht direkt auf den virtuellen Wasserfußabdruck aus und da Kunststofferzeugnisse auch nur einen sehr kleinen Teil an der Gesamtmenge an Erdölerzeugnissen ausmachen, kann man ihnen diese ökologischen Schäden auch zu keinem großen Teil anlasten. Polymere haben in der Herstellung laut yourwaterfootprint.me einen sehr sehr geringen Wasserverbraucht. Das meiste Wasser bei der Herstellung von Kunststoffprodukten geht bei der weiteren Verarbeitung drauf.

Alles in allem ist Kunststoff (bis auf die Erdölproduktion) recht effizient, wasser- und energiesparend zu produzieren und sorgt auch bei der Nutzung für einen geringeren Energieverbrauch, beispielsweise bei Autos oder in der Logistikbranche. Problematisch sind allerdings, dass die meisten Kunststoffe nicht biologisch abbaubar sind. Weiterentwicklungen in diesem Bereich sind also sehr wünschenswert.

Recycling von Plastik

Jetzt gucken wir uns mal die Recyclingquote etwas genauer an. Generell unterscheidet man zwischen Rohstofflicher-, Wertstofflicher- und Energetischer Verwertung. Die Rohstoffliche Verwertung ist der Idealzustand. Die Kunststoffe können wieder in weiter verwertbare Monomere (also die Grundstoffe aus denen die Makromoleküle bestehen) aufgespalten werden. Dazu muss das Material aber sortenrein vorliegen. Sobald unterschiedliche Kunststoffe zusammen in den Recyclingprozess kommen, müssen sie zumindest wertstofflich verwertet werden. Dazu bedarf es noch nicht einmal verschiedener Materialien.

Wenn der Kunststoff an sich aus zu vielen unterschiedlichen Polymeren besteht, führt das schon zu einem Qualitätsverlust. Müssen unterschiedliche Kunststoffe getrennt werden, verbraucht das Unmengen an Energie und Wasser. (Deshalb ist es auch sinnvoll bei Verpackungen unterschiedliche Materialien zu trennen, wie den Deckel vom Joghurtbecher zu lösen.) Und so wird die werkstoffliche Verwertung daher zurzeit fast ausschließlich dort eingesetzt, wo große Mengen eines sortenreinen Materials zur Verfügung stehen, wie beim Recycling von PET-Flaschen. Kann der Kunststoff auch so nicht mehr verwertet werden, kommt er in die Verbrennung, um daraus Energie zu gewinnen, genannt Energetische Verwertung.

Laut dem Papier “Plastics - the Facts 2016” von plasticseurope.org wurden 2014 weltweit ganze 7,7 Millionen Tonnen Plastik recycelt (29,7% aller Kunststoffe, die in der Abfallverwertung gelandet sind). Das hört sich erstmal gut an. Allerdings schreibt das gleiche Papier auch, dass weltweit im selben Jahr 311 Millionen Tonnen Plastik hergestellt wurden. Lass mich das mal kurz durchrechnen:
311 Mio. t = 100% ~> 1 Mio. t = 0,32% ~> 7,7 Mio. t = 2,47%.

Also werden nur knapp 2,5% des gesamten Plastik recycelt! Hinzu kommt, dass 39,5% aller Kunststoffe, die in der Abfallverwertung gelandet sind, in die Verbrennung gegeben wurden. Vergleicht man das mit den Werten aus dem Papier von 2014/2015, erkennt man, dass die Plastikproduktion von 2012 auf 2014 um 8,36% angestiegen ist:
287 Mio t = 100% ~> 1 Mio. t = 0,35% ~> 311 Mio. t = 108,36%

Die Quote für den recycelten Anteil allerdings nur um 0,17% (Da 2012 6,6 Millionen Tonnen der weltweit produzierten 287 Millionen Tonnen recycelt wurde [11]):
287 Mio. t = 100% ~> 1 Mio. t = 0,35% ~> 6,6 Mio. t = 2,3%

Aus dem Papier gehen aber noch andere interessante Fakten hervor. Beispielsweise, dass Deutschland das Europäische Land mit der größten Nachfrage nach Plastik ist und das die beiden größten Sektoren in Europa, die Plastik zur Herstellung von Gütern benötigen, der Verpackungs-Sektor mit 39,9% und der Weitere-Sektor mit 22,4% sind, worunter Sportutensilien, Möbel und Haushaltsgegenstände fallen.

Wenn ihr euch das Papier mal durchlest, achtet besonders auf Folie 24. Diese ist nämlich ein sehr gutes Beispiel wie man die Zahlen verdrehen kann, sodass es hübsch aussieht. Die 39,5% Recyclingquote beziehen sich nämlich lediglich auf die 25,8 Millionen Tonnen, die in der Abfallverwertung landen. Ich frage mich was mit dem Rest geschieht…

Was lernen wir daraus?

Würde Recycling bei Plastik gut funktionieren, und ich meine wirklich Recycling, nicht Verbrennung zum Gewinn von Energie, dann wäre das durchaus positiv zu bewerten. Dazu gehört aber viel: Die richtigen Techniken, die eine effiziente Verwertung ermöglichen, Gesetze, die dafür sorgen, dass das Plastik auch wirklich in den Verwertungsanlagen landet und auch die richtige Infrastruktur.

Und bei allen drei Punkten hapert es gerade in Entwicklungs- und Schwellenländern, wohin gerade Elektroschrott verschifft wird (der zu nicht unerheblichen Anteilen aus Plastik besteht). Und das aus dem bei der Abfallverwertung sonst so fortschrittlichen Europa (siehe Elektromülldeponie Agbogbloshie und Elektronikschrott in Guiyu).

Aber wir sind ja nicht machtlos. Ein großer Anteil von Plastikerzeugnissen, nämlich 62,3%, fallen in Bereiche, die wir direkt beeinflussen können, und zwar durch unser Kaufverhalten. Also demnächst bei einem Neukauf zu einem plastikfreien Produkt greifen.

Gifte im und ums Plastik

So, nun komme ich mal zum letzten wichtigen Thema: Giftstoffe im Plastik. Du hast ja sicherlich schon einmal mitbekommen, dass darüber diskutiert wird. Kunststoffe werden nämlich zum Erreichen von bestimmten Eigenschaften sogenannte Additive, vor allem Weichmacher, zugesetzt.

Diese Stoffe machen Plastik besser formbar. Dazu gehören beispielsweise Phthalate sowie Bisphenol A. Phthalate beispielsweise können Unfruchtbarkeit bei Männern verursachen, da sie in ihrer Wirkung bestimmten Hormonen ähnlich sind. Außerdem stehen sie im verdacht Diabetes zu verursachen. Auch bei Bisphenol A gibt es inzwischen einen solchen Verdacht. Es soll Unfruchtbarkeit sowohl bei Männern als auch bei Frauen verursachen und Diabetes sowie Krebs begünstigen. Hierzulande wurde dieser Stoff deshalb zumindest für Babyflaschen verboten.

Die gesundheitlichen Auswirkungen sind von Stoff zu Stoff unterschiedlich, was dazu führt, das jeder neue Zusatz erstmal untersucht werden muss. Allerdings sind Diabetes, Krebs, Unfruchtbarkeit und andere schwere Krankheiten erst durch Langzeitstudien nachweisbar und so lange darf der Zusatz dann fröhlich verwendet werden. Menschen können diese Stoff durch die Haut, kontaminiertes Trinkwasser oder Nahrung aufnehmen.

Außerdem werden diese bedenklichen Stoffe auch in die Umwelt abgegeben, wenn Kunststoffe nicht fachgerecht entsorgt werden und im Wald oder im Meer landen. Übrigens: Falls dir ein Plastikprodukt auffällt, dass riecht, dann handelt es sich hierbei um minderwertiges Plastik, dass Giftstoffe absondert. Am besten sofort weg damit!

Eine weitere Sache, die bedenklich ist, ist dass es Recherchedaten zu bei der Erdölförderung anfallenden radioaktiven Abfällen gibt. Diese können entstehen, da winzige Mengen an radioaktivem Material natürlich im Gestein vorkommen. Bei der Förderung von Erdöl steigen Stoffe wie Radium auf und setzen sich in den Leitungen ab.

Solche Rückstände können beispielsweise auch in Schlämmen, die bei der Erdölförderung zurück bleiben, aufgefunden werden. Angeblich liegen die so anfallenden radioaktiven Abfälle weltweit pro Jahr in der Höhe von mehreren Millionen Tonnen. Und bis heute werden diese Abfälle nicht erfasst oder überwacht und es gibt auch keine Regelung, die sich der fachgerechten Entsorgung annimmt. Die Entsorgung der Stoffe wird bis heute der Industrie selbst überlassen, was schon zu mehreren heiklen Entdeckungen geführt hat.

Ich hoffe du bist jetzt etwas schlauer als vorher und ich konnte dir einige interessante Infos liefern. Meiner Meinung nach ist Plastik ein durchaus kritischer Stoff, dessen Verwendung man sich gut überlegen sollte.

Bis dann,

- Sarah