Wissenschaft & Forschung

Der Sonderforschungsbereich über chemische Mediatoren in der Biologie an der Universität Jena wird nun mit 9,5 Mio. Euro weiter gefördert.
S Symbiotische Bakterien im Darm von Motten produzieren Substanzen, die Pathogene töten, welche sich schädlich auf die Entwicklung des Insekts auswirken. Auch der Holzschädling Hausschwamm lässt sich beeinflussen: Verschiedene Bakterienarten aktivieren Gene in dem Pilz, sodass dieser Farbstoffe produziert.Wie die Forscher des Sonderforschungsbereichs (SFB) Chemniosys, kurz für Chemische Mediatoren in komplexen Biosystemen, im letzten Jahr zeigten, setzen Bakterien der Art Pseudomonas protegens ein cyclisches Lipopeptid frei, wenn sie mit den Grünalgen Chlamydomonas reinhardtii zusammen sind. Die Algen verlieren dadurch ihre Geißeln und können sich nicht mehr bewegen.Im SFB Chembiosys arbeiten Forschergruppen der Universitäten Jena und Potsdam gemeinsam mit Wissenschaftlern des Leibniz-Instituts für Naturstoffforschung und Infektionsbiologie (Hans-Knöll-Institut) und des Max-Planck-Instituts für chemische Ökologie. Sie untersuchen, wie Bioorganismen – darunter Algen, Bakterien und Pilze – miteinander kommunizieren. Grundlage der Kommunikation sind chemische Moleküle, die von den Partnern ausgetauscht werden. Die Wissenschaftler interessieren sich besonders dafür, wie Gemeinschaftsstrukturen entstehen. Dazu untersuchen sie, wie mehr als zwei Organismen sich untereinander verständigen. Der SFB wurde nun bis Juni 2022 verlängert.

Meldung

Chemische Kommunikation

Der Sonderforschungsbereich über chemische Mediatoren in der Biologie an der Universität Jena wird nun mit 9,5 Mio. Euro weiter gefördert. S Symbiotische Bakterien im Darm von Motten produzieren Substanzen, die Pathogene töten, welche sich schädlich auf die Entwicklung des Insekts auswirken. Auch...

Industrie & Technik

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Im Jahr 2016 exportierte Deutschland etwa 850 000 Tonnen Kunststoffabfälle nach China. Anfang dieses Jahres verkündete die chinesische Regierung einen Importstopp für Abfälle. Inzwischen importieren chinesische Unternehmen Mahlgüter und Regranulate, also aus Mahlgütern gewonnenes Granulat, als Produkte, da sie Material benötigen. So kann Deutschland in diesem Jahr wohl 200 000 bis 400 000 Tonnen an Kunststoffrezyklaten nach China exportieren. Anderer Plastikmüll geht nun vermehrt nach Vietnam, Malaysia oder Indonesien. Dennoch müssen sich deutsche Unternehmen verstärkt mit Kunststoffrecycling beschäftigen, und Hersteller sollten mehr Recyclingkunststoffe nutzen.<h2>Die Kunststoffvorkette</h2>Bedingung für ein erfolgreiches Kunststoffrecycling ist eine effektive Vorkette – sie umfasst das Sammeln, Sortieren und Aufbereiten (Abbildung 1). Dies sind Prozesse der Abfallwirtschaft.<figure><img src="https://media.graphcms.com/lERmg2f0Rzus4rbLVASv"><figcaption><label>Abb. 1: </label>Vorkette des Kunststoffrecyclings mit Abgrenzung vom Abfall zum Produkt.</figcaption></figure>
Sammeln und Sortieren erfolgen in der Regel in voneinander getrennten Anlagen. Die Dualen Systeme für die haushaltsnahe Sammlung und Entsorgung von gebrauchten Verkaufsverpackungen wie „Der Grüne Punkt – Duales System Deutschland“ schreiben Sammeln und Sortieren als getrennte Leistungen aus.Das Sortieren geschieht entweder nach der Artikelform oder der Kunststoffart. Dazu dienen eigene Anlagen, die bis zu 100 000 Jahrestonnen durchsetzen. Leichtverpackungen sortieren sie überwiegend nach den Kriterien des Dualen Systems Deutschland.1) Spätestens mit den zurückgewonnenen Sortierfraktionen erhalten die Kunststoffabfälle ihren international anerkannten Marktwert.Aufbereiten heißen diejenigen Prozesse, die dem eigentlichen Recycling vorgelagert, aber immer noch abfalltypisch sind wie das Zerkleinern, Waschen und Flotieren.<h2>Ebenen des Kunststoffrecyclings</h2>Das Kunststoffrecycling erfolgt in Anlagen, auf welche die Dualen Systeme in der Regel keinen Zugriff haben. Das Kunststoffrecycling erzeugt im ersten Schritt Recyclate, das sind Mahlgüter, Regranulate, Compounds und Agglomerate, die zu Halbzeugen und Endprodukten verarbeitet werden. Für das Kunststoffrecycling ist das Verwerten von Kunststoffen aus Verpackungen mit etwa 1,44 Mio Jahrestonnen zentral.2) Daneben werden Kunststoffabfälle aus Gewerbe und Industrie aufbereitet. Ein Spezialfall ist jeweils das Kunststoffrecycling, das sich den Stoffströmen aus Elektro- und Elektronikaltgeräten oder aus Altfahrzeugen widmet.Die vier operativen Ebenen der Kunststoffverwertung (Abbildung 2) sind:<figure><img src="https://media.graphcms.com/CYHxpTLRMyhTS7ukCPEL"><figcaption><label>Abb. 2: </label>Die in Deutschland im Jahr 2015 insgesamt erfassten Kunststoffabfälle und ihre Verwertung <named-content>Quelle: Consultic-Studie</named-content></figcaption></figure>
<list list-type="simple"><list-item></list-item></list>Recycling, das die Primärware ergänzt,<list-item>Recycling, das Recyclate für kunststofffremde Anwendungen generiert,</list-item><list-item>rohstoffliche Verwertungsverfahren und</list-item><list-item>thermische Verfahren.</list-item>Das Kunststoffrecycling spannt eine Matrix auf: Input, Output, Anlagentechnik und Recyclingverfahren für verschiedene Kunststoffarten, etwa Standardkunststoffe wie Polyethylen (PE) oder Polyvinylchlorid (PVC). In einer vereinfachten Darstellung ergibt sich so eine 7×4-Matrix (Abbildung 3). Nach der nächsten Differenzierung erweitert sie sich schon zu einer 14×13-Matrix – unterteilt man etwa in Hart- oder Weich-PVC, in Flaschen- oder Misch-Polyethylenterephthalat (PET), in werkstoffliches, rohstoffliches oder energetisches Recycling und nasse oder trockene Anlagentechnik und so weiter.<figure><img src="https://media.graphcms.com/lJoG2zKzSwX0RgtNzNV2"><figcaption><label>Abb. 3: </label>Schon wenige Differenzierungen machen aus einer 7×4-Matrix zum Kunststoffrecycling eine 14×13- Matrix. Zum Input: post consumer: Abfälle, die eine längere Gebrauchsphase hinter sich haben; post industrial: Abfälle direkt aus Gewerbe und Industrieproduktion.</figcaption></figure>
Das Recycling, das Rezyklate in der Qualität von Neuware erzeugt – das sind vor allem Regranulate und Compounds – findet üblicherweise breite Zustimmung. Der Rezyklatanteil liegt bei etwa sieben Prozent (1,3 Mio. Tonnen), bezogen auf die Neuware.2) Dieses Recycling ist nicht zuletzt deswegen anerkannt, weil bei der Produktion und Verarbeitung anfallende Reststoffe von je her eingemahlen und vermischt mit Neuware wieder eingesetzt werden. Nur das werkstoffliche Verfahren erhält den Kunststoff als Ganzes, also das Polymer mit seinen Additiven, Füllstoffen und Verstärkungsstoffen. Daher ist die Stoff- und Energiebilanz dieser Verfahren vorteilhaft.Nach dem PET-Recycling werden die Mahlgüter und die Regranulate vielfältig verwendet. So wird bei Getränkeflaschen Neuware mit einem Drittel recyceltem PET (r-PET) gemischt (Bottle-to-bottle-Recycling). Nur bei PET sind Rezyklate für Produkte für den direkten Lebensmittelkontakt möglich. Die PET-Verpackung der Reinigungsmittelmarke Frosch besteht aus 80 Prozent an Mahlgütern aus Getränkeflaschen.<h2>Praxis des Kunststoffrecyclings</h2>Häufig wird beim Recycling für kunststofffremde Anwendungen der Begriff „downcycling“ verwendet. Bauzaunfüße, Rasengitter, Buhnen, Bretter und Pfosten, die aus Mahlgütern, Regranulaten und Agglomeraten durch Extrusion und Intrusion gefertigt werden, stehen hier nicht mit der Neuware, sondern mit baugleichen Produkten aus Beton, Holz oder Stahl im Wettbewerb. Ein Bauzaunfuß aus einer spezifischen Kunststoffmischung ist demjenigen aus Beton hinsichtlich Stabilität, Scherbelastung, Gewicht, Standzeit und Wetterfestigkeit überlegen. Auch beim Arbeitsschutz wird der aus Kunststoffen dem aus Beton überlegen sein.Mischkunststoffe haben keine Neuwarenentsprechungen. Sie werden auf allen vier Ebenen verwendet. Sie ergänzen also Primärware sowie kunststofffremde Anwendungen und gelangen in rohstoffliche sowie thermische Verwertungsverfahren. Das Recycling von Mischkunststoffen zielt darauf ab, die Polyolefine aus den sortierten Abfallfraktionen zu verwerten. Der Begriff Mischkunststoffe wird sehr unterschiedlich verwendet. Er resultiert jedoch aus der Sortierung nach Kunststoffarten.3) Die Mischkunststoffe sind die größte Materialfraktion (zirka 650 000 Jahrestonnen) bei der Aufbereitung von Kunststoffen.In der Praxis setzt kein Kunststoffrecycler die gesamten Ansprüche der 4×7-Matrix um. Allerdings bereiten die Recycler sortenreine Abfälle aus Polyethylen großer und geringer Dichte (HDPE beziehungsweise LDPE), Polypropylen und Mischkunstofffraktionen parallel auf. Die Produkte sind dabei Granulate, Mahlgüter und Agglomerate.<h2>Chemische und thermische Verfahren</h2>Rohstoffliche Verwertungsverfahren spielen zwar mengenmäßig mit zirka 70 000 Jahrestonnen kaum eine Rolle, sind aber zurzeit wieder in der Diskussion, um diejenigen Kunststoffabfälle zu verwerten, die sich nicht für werkstoffliche Verfahren eignen.2)Sehr unterschiedliche chemische Verfahren wurden für die Kunststoffverwertung untersucht und entwickelt. Die rohstofflichen Verfahren lassen sich in solche unterscheiden, die das Polymer erhalten und solche, die Kunststoffe in gasförmige, flüssige und feste Stoffe umwandeln. Von besonderem Interesse ist der Einsatz von Kunststoffabfällen als Reduktionsmittel bei der Roheisenherstellung und der Elektrostahlerzeugung. Bei den rohstofflichen Verfahren gehen große Teile der Syntheseenergie und der Umformenergie verloren.Zu den chemischen Verfahren zählen die Lösemittelverfahren, da häufig das Lösen selbst in ausgesuchten Formulierungen geschieht. Die hierfür notwendigen Prozessschritte erfolgen in chemisch-technischen Anlagen. Lösemittelverfahren sollen die Polymere zurückgewinnen.Zu den thermischen Verfahren gehören<list list-type="simple"><list-item></list-item></list>Gewinnen von Ersatzbrennstoffen in Form von Fluff oder Pellets, die überwiegend Erdgasfeuerungen ersetzen,<list-item>Brennstoffe, die Schweröle und Kohlen substituieren, etwa in Zementwerken und</list-item><list-item>Feuerungen, die Kunststoffabfälle beseitigen und dabei deren Energie und Wärme nutzen.</list-item>Vertreter der letzten Kategorie sind Ersatzbrennstoffkraftwerke und Müllverbrennungsanlagen. Thermische Verfahren nutzen nur den Heizwert der Kunststoffe.<h2>Mehr Recycling in Deutschland</h2>Die europäische Kunststoffstrategie stellt das bestehende Kunststoffrecycling auf den Prüfstand.4) Europäisch einheitliche Vorgaben sind kein Selbstzweck, sondern basieren auf einem gemeinschaftlichen Konsens, den nationale und europäische gesetzliche Vorgaben festschreiben. So sichern die Kunststoffrezyklate eine von der Rohölversorgung weitgehend unabhängige Marktmenge, die die Preisvolatilitäten der Neuware dämpft. Auch deswegen setzen Kunststoffverarbeiter steigende Mengen an Rezyklaten ein.Die Aufbruchstimmung beim Kunststoffrecycling hat tiefgreifende Marktveränderungen zur Folge. So kaufen Kunststoffhersteller Kunststoffrecycler. Kunststoffverarbeiter investieren in Kunststoffrecycling. Und Lebensmittelkonzerne kaufen Entsorger, die die Vorkette bis hin zum Recycling abbilden. Diese Entwicklungen sind marktgetrieben und dabei ökologisch sowie ökonomisch vorteilhaft. Kaum ein anderer Stoffstrom boomt so wie das Kunststoffrecycling – und dennoch steht es erst am Anfang seiner Möglichkeiten.Thomas U. Probst, habilitierter Chemiker, ist seit dem Jahr 2002 Fachreferent beim Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung (bvse) in Bonn. <a href="mailto:probst@bvse.de">probst@bvse.de</a><h2>Quergelesen</h2>Deutsche Unternehmen recyceln aus Verpackungen etwa 1,44 Mio Jahrestonnen an Kunststoffen. Weitere Kunststoffe werden aus Industrieabfällen, Altgeräten und -fahrzeugen aufbereitet.Das Kunststoffrecycling in Deutschland ist nicht Selbstzweck, sondern erfolgt nach der Sortierung kostendeckend.Die kunststoffherstellenden und -verarbeitenden Industrien investieren in Kunststoffrecycling.
<ul><h2>Literatur und Anmerkungen</h2><li>
1 <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.gruener-punkt.de/de/download.html" target="_blank">www.gruener-punkt.de/de/download.html</a></ext-link></li><li>
2 Consultic-Studie: Produktion, Verarbeitung und Verwertung von Kunststoffen in Deutschland 2015, Hrsg. BKV. <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://www.bkv-gmbh.de/fileadmin/documents/Studien/Consultic_2015__" target="_blank">www.bkv-gmbh.de/fileadmin/documents/Studien/Consultic_2015__</a> 23.09.2016__Kurzfassung.pdf</ext-link></li><li>
3 Die Sortierspezifikationen von „Der Grüne Punkt – Duales System Deutschland“ geben zwölf Spezifikationen für Mischkunststoffe, Kunststoffmischungen und Ersatzbrennstoffe vor.</li><li>
4 <ext-link ext-link-type="uri"><a href="https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:52018DC0028&amp;from=DE" target="_blank">https://eur-lex.europa.eu/legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:52018DC0028&amp;from=DE</a>.</ext-link></li></ul>

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