|
2.1 Wie viel Energie wird für die Herstellung verbr braucht?
Der Energiebedarf für Kunststoffprodukte ist oft niedriger als derjenige für Produkte aus Alternativ-Werkstoffen, obwohl der Energieverbrauch für die Herstellung eines Kilogramms Kunststoff vergleichsweise hoch liegt. Das geringe Gewicht von Kunststoffprodukten wirkt sich positiv aus.
Bei der Datenerfassung wird der Energiebedarf zunächst immer für ein Kilogramm eines Werkstoffes berechnet. Dafür werden alle erforderlichen Energiemengen addiert - von der Rohstoffgewinnung bis zum verarbeitungsfähigen Werkstoff. Rohstoffe, die auch Energieträger sind, wie z.B. Erdöl, werden dabei ebenfalls als \"materialgebundener\" Energiebedarf in der Berechnung berücksichtigt.
Die folgende Darstellung gibt einen Überblick über den Energiebedarf zur Produktion von je 1kg verschiedener Werkstoffe.
Abb. 18: Energiebedarf bei der Herstellung verschiedener Stoffe
In der Praxis ist ein Vergleich der Herstellungsenergie für ein Kilogramm eines Werkstoffes aber nicht relevant. Interessant ist die Gegenüberstellung von Produkten, und dabei spielt das Gewicht des Produktes eine entscheidende Rolle.
Für die Produktion von 1 kg Glas ist deutlich weniger Energie erforderlich als für die Herstellung von 1 kg Kunststoff. Aus 1 kg Glas lassen sich aber max. drei 1L Getränkeflaschen, aus 1 kg Kunststoff dagegen 20 Flaschen mit dem gleichen Füllvolumen herstellen. Der Vergleich von Getränkeflaschen fällt eindeutig zu Gunsten des Kunststoffes aus!
2.2 Welche Zusatzstoffe werden verwendet?
Zusatzstoffe oder Additive werden den Kunststoffen zur Verbesserung bestimmter Materialeigenschaften oder zur Erleichterung der Verarbeitung zugesetzt.
Man unterscheidet daher Funktionszusatzstoffe und Verarbeitungshilfsmittel.
Wichtige Funktionszusatzstoffe sind:
· Lichtschutzmittel - sie schützen vor Schäden durch Licht
· Antioxidantien - sie schützen vor Schäden durch Einwirkung von Sauerstoff
· Füllstoffe - sie erhöhen die mechanische Festigkeit
· Farbstoffe und Pigmente - sie ermöglichen farbige Kunststoffe
· Weichmacher - sie erhöhen die Flexibilität bestimmter Kunststoffe
· Antistatika - sie verhindern die statische Aufladung von Kunststoffprodukten an der Oberfläche
Wichtige Verarbeitungshilfsmittel sind:
· Gleitmittel - sie erleichtern den Transport der Kunststoffschmelze in den Verarbeitungsmaschinen
· Hitzestabilisatoren - sie schützen die Kunststoffe bei der Verarbeitung vor Schäden durch Überhitzung
· Entformungshilfsmittel
· Treibmittel - sie ermöglichen die Herstellung von Schaumstoffen
Funktionszusatzstoffe können ihre Wirkung nur entfalten, wenn sie während des Gebrauches der Produkte auch im Kunststoff verbleiben. Ein Additiv, das durch äußere Einflüsse, z.B. Bewitterung oder Auslaugung, aus dem Kunststoff auswandert (migriert), ist wertlos.
Bevor Zusatzstoffe in der Produktion Anwendung finden, wird daher ihr Migrationsverhalten in Tests, die sich oft über viele Jahre erstrecken, überprüft.
Für Kunststoffe, die im Lebensmittel- oder Medizinbereich verwendet werden, ist sowohl die Art der erlaubten Zusatzstoffe als auch das erlaubte \"Migrationsverhalten\" gesetzlich geregelt.
Die Behauptung, dass es überhaupt keine Migration von Inhaltsstoffen aus Kunststoffen gibt, ist nicht haltbar. \"Nichts\" ist immer nur eine Frage der Nachweisgrenze der angewandten Mess- und Analysentechnik.
2.3 Was ist die ÖKOBILANZ?
Eine Ökobilanz untersucht sämtliche Umweltauswirkungen eines Produktes entlang seines Lebensweges, von der Herstellung über den Gebrauch bis zur Verwertung oder Entsorgung. Dabei werden in einem ersten Schritt der Verbrauch von Rohstoffen und Energie, die Art und die Menge aller in die Luft, das Wasser und den Boden abgegeben Schadstoffe und die entstehenden Abfallmengen erhoben. Im Idealfall werden alle Schritte auf dem Lebensweg eines Produktes untersucht, weshalb man oft auch von Lebenszyklusanalysen spricht.
In einem zweiten Schritt wird dargestellt, wie sich der Rohstoff- und Energieverbrauch und die Schadstoffemissionen auf die Umwelt auswirken. Zu diesem Zweck werden sogenannte Wirkungskategorien festgelegt. Wichtige Wirkungskategorien sind z.B. der Treibhauseffekt, die Versauerung von Boden und Wasser (saurer Regen), die Überdüngung, die Ozonbildung, Lärm, Toxizität für Mensch und Ökosystem u.a.
Manche Schadstoffe sind nur in einer Kategorie wirksam, manche dagegen gleichzeitig in mehreren Kategorien. Kohlendioxid liefert z.B. nur einen Beitrag zum Treibhauseffekt, Stickoxide dagegen tragen zur Versauerung, zur Überdüngung und zur Bildung von Ozon bei.
In der Praxis ist es aber nicht möglich, den gesamten Lebensweg eines Produktes bis ins letzte Detail zu untersuchen. Es ist daher immer notwendig die Grenzen der Bilanz festzulegen, d.h. zu bestimmen welche Vorgänge, die in Zusammenhang mit dem Produkt stehen, in der Bilanz berücksichtigt werden und welche nicht. Strenggenommen müsste z.B. auch die Errichtung und die Instandhaltung der Produktionsanlagen berücksichtigt werden, was in der Praxis aber so gut wie nie getan wird.
Ökobilanzen werden meist erstellt, um verschiedene Produkte hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen miteinander zu vergleichen. Seriös vergleichbar sind nur Produkte oder Systeme, die dem gleichen Zweck dienen und das gleiche leisten wie z.B. Verpackung für 1l eines Getränkes, 1 km Rohrleitung für den Transport einer bestimmten Menge Trinkwasser, Rahmenkonstruktionen für Fenster einer bestimmten Größe usw.
Eine Ökobilanz ist ein wertvolles Hilfsmittel, wenn es darum geht, ein Produkt hinsichtlich seiner Umweltverträglichkeit zu verbessern.
Die genaue Datenerfassung, wie sie für eine Ökobilanz notwendig ist, hat zur Folge, dass für jeden \"Lebensabschnitt\" eines Produktes der Einsatz von Roh-, Hilfs- und Betriebsstoffen, der Energie- und Wasserverbrauch, die Schadstoffemissionen in Luft und Wasser sowie die Abfallmenge bekannt sind. Anhand dieser Daten können Verbesserungsmaßnahmen nicht nur geplant, sondern auch in ihrer umweltentlastenden Wirkung abgeschätzt werden.
Es ist nicht möglich, anhand einer Ökobilanz allgemeingültige generelle Aussagen über die Umweltverträglichkeit eines Materials oder eines Produktes zu machen.
Strenggenommen bezieht sich das Ergebnis einer Ökobilanz immer genau auf die untersuchte Situation, denn regionale und firmenspezifische Gegebenheiten fließen in eine Ökobilanz ein. Selbst wenn ein Produkt durch Anwendung des gleichen Herstellungsverfahrens, aber in zwei verschiedenen Betrieben, hergestellt wird, müssen die Umweltdaten nicht zwangsläufig ident sein. Die Art der Energieerzeugung, der Optimierungsgrad von Betriebsabläufen, die notwendigen Transportentfernungen, die Art der eingesetzten Transportmittel oder verschiedene Entsorgungsmöglichkeiten beeinflussen das Ergebnis einer Ökobilanz entscheidend.
Einen allgemeingültigen Lebensweg und damit eine allgemeingültige Ökobilanz eines Produktes, z.B. einer Verpackung, gibt es daher nicht!
2.4 Abbaubare Kunststoffe
Mit der Bezeichnung abbaubare Kunststoffe sind im allgemeinen biologisch abbaubare Kunststoffe gemeint: Kunststoffe, deren Molekülgerüst durch Umwelteinflüsse wie z.B. Sonnenlicht, Feuchte und Mikroorganismen zerlegt und vollständig abgebaut werden kann.
Der Wunsch nach Kunststoffen, die nach ihrem Gebrauch in den natürlichen Stoffkreislauf eintreten können, ist im Zusammenhang mit der Abfalldiskussion zu sehen. Die Kunststoffwissenschaft beschäftigt sich seit Jahren mit diesem Thema und heute werden biologisch abbaubare Kunststoffe großtechnisch hergestellt und sind auf dem Markt erhältlich.
Der Einsatz biologisch abbaubarer Kunststoffe ist mit Sicherheit nicht in allen Anwendungsbereichen möglich.
Abb. 19: Abbaubare Kunststoffe
Für eine Reihe von Produkten wie z.B. Folien für Land-
wirtschaft und Gartenbau, Pflanztöpfe, Hygieneartikel,
Müllsäcke u.ä. macht ihre Verwendung Sinn.
Abb.20: Abbaubare Kunststoffe
2.4.1 Herstellung von Abbaubaren Kunststoffen
Biologisch abbaubare Kunststoffe sind auf mehreren Wegen zugänglich.
Da wäre zunächst die Nutzung von natürlichen Polymeren wie Stärke oder Zellulose als Ausgangsstoffe für Kunststoffe.
Die Verwendung von Stärke als Rohstoff war der erste Weg um biologisch abbaubare Kunststoffe zu erhalten. Es gibt mehrere auf Stärke basierende Kunststoffe auf dem Markt. Sie lassen sich schwer verarbeiten und nehmen in feuchter Umgebung Wasser auf. Sie sind daher nur beschränkt einsetzbar und eignen sich z.B. als Kurzzeitverpackung für trockene Produkte.
Die Fähigkeit bestimmter Bakterien ihre Energiereserven in Form von Polymeren anzulegen, lässt sich zur Herstellung von Kunststoffen nutzen. Die von den Bakterien produzierten Stoffe zeigen von Natur aus typische \"Kunststoffeigenschaften\": Sie sind fest, thermoplastisch und wasserabweisend und lassen sich auf den üblichen Kunststoffmaschinen zu Folien und Behältern verarbeiten. Als Folge des aufwendigen biotechnologischen Herstellverfahrens liegt ihr Preis im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffen sehr hoch. Sie kommen nur für Spezialanwendungen, etwa im Medizinbereich, zum Einsatz.
Untersuchungen haben gezeigt, dass sich biologisch abbaubare Kunststoffe auch mit Hilfe der Verfahren und der preisgünstigen Ausgangsstoffe herstellen lassen, die für konventionelle Kunststoffe eingesetzt werden.
Vorbild für die Konstruktion dieser Kunststoffe war selbstverständlich die Natur: Man nehme einen Biopolyester, ein Stoff der in der Wachsschicht von Blättern vorkommt, und Aminosäuren, die Bausteine von Eiweißstoffen. Zusammen wird daraus ein Polyesteramid - ein Kunststoff! Er ist gut zu verarbeiten, stabil und wird nach Gebrauch biologisch abgebaut.
An bestimmten Stellen des Moleküls gleichen sich Natur- und Kunststoff und dort können Bakterien den Abbau beginnen.
Im restlichen Molekülgerüst unterscheiden sich Naturstoff und Kunststoff, wodurch die doch recht unterschiedlichen Eigenschaften von Blattwachs und Kunststoff zustande kommen.
Die ersten Produkte aus diesen synthetisch hergestellten, biologisch abbaubaren Kunststoffen sind bereits auf dem Markt. Das Material ist in seinen Eigenschaften dem Polyethylen sehr ähnlich und eignet sich für Folien und zur Herstellung von Behältern. Auch diese Kunststoffe sind noch vergleichsweise teuer.
2.4.2 Einsatzgebiete von Abbaubaren Kunststoffen
Zur Zeit werden sie im Bereich der Landwirtschaft (Abdeckfolien zum Schutz für Setzlinge) und in der Medizin (Nähfäden, Wundtupfer, Implantate) eingesetzt.
Im Bereich der Landwirtschaft haben sich abbaubare Abdeckfolien und Pflanztöpfe bewährt. Der UV-Einfluss bewirkt die \"Vergrubung\" der Folie, die Pflanztöpfe werden im Boden völlig abgebaut.
In der Medizin werden sie dort eingesetzt, wo sich der Stoff nach dem Heilungsprozess im Körper auflösen soll.
Ihr Einsatz für Verpackungen, an die besondere hygienische Ansprüche gestellt werden, z.B. im Lebensmittelbereich, ist dagegen mit Risiken verbunden. Lebensmittel sind oft feucht und verfügen über eine eigene Flora von Mikroorganismen. Der Packstoff sollte bzw. muss gegenüber diesen Einflüssen resistent sein. Dies ist aber bei abbaubaren Kunststoffen nicht immer gewährleistet.
Abbaubare Kunststoffe stellen keinen generellen Ersatz für herkömmliche Kunststoffe dar, sondern sind für ausgewählte Bereiche eine sinnvolle Ergänzung.
|
