Fragenkatalog Kunststoffe Flashcards
Wie hat sich die Produktion von Kunststoffen geschichtlich entwickelt?
• schon immer: natürliche Polymere, z.B. Amber, Horn, Schildpatt
• 1862: Erfindung des halbsynthetischen Kunststoffs Xylonit (Zellulosenitrat)
• 1870: Zelluloid (Billiardkugeln, Zahnersatz)
• 1907: Bakelite aus Phenol und Formaldehyd, erster rein synthetischer Kunststoff (Isolierung, später Telefone, Radios…)
• 1912: PVC, PVA (Polyvinylacetat) für Lacke (z.B. Laminierungen von Sicherheitsglas)
• 1913: Zellophan erster Folienkunststoff
• 1940er: rasante Weiterentwicklung durch den 2. Weltkrieg (Ziel: Unabhängigkeit von Rohstoffen aus dem Ausland), PE, PS, Polyester, PET, Silikon, Nylon (erste rein künstliche Faser), PVC (Schallplatten)
• 1970er: Superpolymere ersetzen Metalle, Bedeutende Rolle der Kunststoffe in Technologie und im Hygienebereich
• 1990er: Umweltgedanke ➡️ Wiederverwendung und Wiederverwertung
Erläutern Sie die werkstofflichen Unterschiede zwischen Thermoplasten, Duroplasten und Elastomeren. Nennen Sie für jede Polymergruppe jeweils ein Produkt, das bei der Aufbereitung in der LVP-Sortieranlage anfällt.
• Thermoplaste:
• Lineare/verzweigte Makromolekülketten, nicht vernetzt
• je nach Kunststoffsorte flexibel oder spröde
• plastisch verformbar unter Wärmeentwicklung; schweißbar, wiedereinschmelzbar
• z.B. Müllsäcke, Lego-Steine, PS
• Duroplasten
• Netzförmig engmaschig verknüpft
• Nicht umformbar, nicht schweißbar, nachdem sie in Form gebracht wurden, behalten ihren starren Zustand (unschmelzbar)
• z.B. Schutzhelme, Bremsbeläge, Plexiglas
• Elastomere
• weitmaschig vernetzt, hochpolymer, flexibel
• elastisch verformbar, nicht schweißbar
• können aufgrund der Verknüpfung der einzelnen Polymerketten an den Vernetzungsstellen nicht viskos fließen (Ausnahme: verformbare thermoplastische Elastomere)
• z.B. Reifen, Gummibänder, Silikone
Nennen Sie drei Rohstoffe, die für die Produktion von Kunststoffen verwendet werden
• Erdöl
• Erdgas
• Kohle
Ist das Kunststoffrecycling für die Schonung von natürlichen Erdölressourcen relevant? Begründen Sie!
• etwa 15% des Erdölbedarfs entfallen auf die stoffliche Nutzung in der Chemie (Kunststoffe) und 75% der Kunststoffe bestehen aus Erdöl ➡️ daher relevant
Welche weitere Umweltrelevanz hat Kunststoff neben Einsparpotential für Treibhausemissionen?
• Mikroplastik
Welche Eintragspfade von Mikroplastik in der Umwelt gibt es?
• über die Produktion (primäres MP)
• über die Nutzung (primäres Mikroplastik und Makroplastik ➡️ sekundäres MP)
Nach welchem Kriterium werden Kunststoffe im Aufbereitungsprozesss in der LVP-Sortieranlage sortiert? Nennen Sie die Stoffströme, die voneinander getrennt werden und ordnen Sie jedem Stoffstrom , die voneinander getrennt werden und ordnen Sie jedem Stoffstrom ein Produkt zu.
Polyethylen (PE-LD/LLD/PE-HD) - Flaschen
Polypropylen (PP) - Verpackungen
Polyplefine (PO) - = PP und PE
Polyvinylchlorid (PVC) - Medizinprodukte
Polystyrol (PS) - Lebensmittelindustrie/Elektrotechnik
Polyester (PES) - Textilien
Polyethylen-terepgthalat (PET) - Verpackungen
Polyamid (PA) - Regen-Sport Bekleidung
Polyurethan - Zahnräder
Seit wann werden Kunststoffe einer Wiederverwendung bzw. Wiederverwertung zugeführt?
Seit den 1990er
In welchen industriellen Bereichen werden Kunststoffe eingesetzt? Welcher Einsatzbereich ist für das Recycling besonders interessant und warum?
- Verpackungen (kurzlebig (<1 Jahr), große Mengen)
- Bau (langlebig (>20 Jahre, zu 23% aus Reyzklat)
- Automobil
- Elektro (hoher Exportanteil)
- Landwirtschaft (zu 37% aus Rezyklat)
- Haushalt/Sport/Freizeit
- sonstige (Medizin etc.)
Nennen Sie typische Standortfaktoren für Produktionsstandorte von Polymeren.
- Nähe zu Raffinerie
- Energieverfügbarkeit
- gute Transportanbindungen und Logistik
- Oft alte Chemiestandorte (z.B. Ruhrgebiet)
Wie hoch ist das Abfallaufkommen an Kunststoffabfällen im Vergleich zur Produktion? Nennen Sie Zahlenwerte. Durch welche Faktoren entstehen die Unterschiede zwischen Produktion und Abfallaufkommen?
- Abfallaufkommen: ca. 6 Mio. t
- Produktionsmenge ca. 28 Mio. t (3 mal so hohe Produktion wie Abfallaufkommen (2019)
- Unterschied durch: Lebensdauer, Einsatzgebiet, Export
Welche Stoffgruppen dominieren die Kunststoffabfälle?
- PE-HD/PE-LD
- PP
- PET
- PVC
Welche Verwertungswege sind Ihnen für die Verwertung von Kunststoffabfällen bekannt? Benennen und definieren Sie die drei verschiedenen Verwertungswege.
Energetische Verwertung
- Abfälle substituieren Primärbrennstoffe (Öl, Gas, Kohle)
- Energiegehalt des Kunststoffes wird in einem Verbrennungsprozess mit Energienutzung (Strom, Wärme) genutzt
- seit 1998 neben werkstofflicher Verwertung eine für Verpackungskunststoffe zugelassene Verwertungsoption
Rohstoffliches Recycling
- der Kunststoff substituiert die chemische Eigenschaft eines Primärrohstoffs (z.B. Kohle), z.B. als Reduktionsmittel im Stahlwerk
- Nutzung des stofflichen Charakters des Kohlenstoffes im Kunststoff
Werkstoffliches Recycling
- Polymer-Eigenschaft bleibt erhalten ( aus einem Kunststoff wird nach Reinigung und erneutem Extrudieren wieder ein Produkt mit ähnlicher kunststofftypischen Merkmalen
- zur Herstellung neuer Produkte aus Kunststoff (z.B. durch Umschmelzen in Press- und Formteile oder durch Herstellung von Regranulaten)
- Bekannte Verfahren: Extrusion und Intrusion, Press- und Spritzgießverfahren, Folienblasen)
Welche Produktkategorien werden in dem jeweiligen Verwertungswegen erzeugt?
- werkstofflich: (Re-(Granulat, Recyclingprodukte
- energetisch: Wärme, Strom (Energie)
- rohstoffliche; Monomere, Gase, Öle
2019 wurden etwa die Hälfte der Gesamt-Kunststoffabfälle werkstofflich verwertet. Von den werkstofflich verwerteten Abfällen machten Post-Consumer-Abfälle 70% aus. Die restlichen 30% machten Kunststoffe aus, die bei der Herstellung und Verarbeitung anfielen. Zum gesamten Abfallaufkommen tragen diese Post-Industrial Abfälle nur 15% bei. Wie erklären Sie sich diese Diskrepanz? Wie bewerten Sie diesbezüglich die Diskussion über den gelben Sack und die Wertstofftonne, in der auch stoffgleiche Nichtverpackungen erfasst werden?
Stoffgleiche Nichtverpackungen sind hier Alltagsgegenstände aus Plastik. Das duale System zahlt nicht für diese (da keine Verpackung) und daher Müssen die in den Restmüll. Der Restmüll wird mittels der kommunalen Abfallgebühr entsorgt.
Problem: Dadurch geht viel recyclingfähiges Material direkt in die thermische Verwertung (Restmüll). Es gibt Kommunen, in denen auch Alltagsgegenstände aus Kunststoff (und was sonst so in den gelben Sack kommt). Ist wohl alles eine Sache der Finanzierung, weil dann vermutlich die Kommunen die Abfallentsorger für den Mehraufwand entschädigen muss. Weiter könnte es problematisch sein, dass Alltagsgegenstände der Abfallstrom stofflich noch diverser wird.
