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Quelle:
DSD - Duales System Deutschland AG
VKE - Verband der Kunststofferzeugenden Industrie


Ökobilanzen zur Verwertung von Altkunststoffen aus Verkaufsverpackungen


Eine Informationsschrift der Association of Plastic Manufacturers in Europe (APME), der Duales System Deutschland AG (DS), des Verbands der Chemischen Industrie (VCI) sowie des Verbandes Kunststofferzeugende Industrie (VKE)


Resümee

Eine ökologisch sinnvolle Verwertungsstrategie kombiniert werkstoffliche mit leistungsfähigen rohstofflichen und energetischen Verwertungsverfahren. Bei den Bilanzierungen wurde deutlich, dass das werkstoffliche Recycling der hochwertigen Folien- und Flaschenfraktion, die nur rund 30 Prozent der Kunststoffverpackungen aus dem Haushalt ausmachen, an Grenzen stößt. Werkstoffliche Verfahren, die sehr unterschiedlich sind, müssen im Einzelfall überprüft werden; insbesondere dann, wenn der Substitutionsfaktor wesentlich kleiner als 1 ist.

Bei den rohstofflichen und energetischen Verwertungsverfahren sind die Hochofenprozesse, die Thermolyse nach dem BASF-Verfahren, die Monoverbrennung, für die zur Zeit nur Pilotanlagen im Ausland existieren und die Hydrierung in der Kohle-Öl-Anlage in der Spitzengruppe zu finden. Die ökologische Qualität eines Verfahrens, das zeigt die Studie sehr deutlich, hängt maßgeblich davon ab, mit welcher Effizienz Primärressourcen ersetzt werden. Daraus folgt, dass die Einteilung in werkstoffliche, rohstoffliche und energetische Verwertungsarten verfahrenstechnischer Natur ist und keine ökologische Bewertung darstellt.

Für die künftige Entwicklung und Optimierung der Verwertungsverfahren bilden die vorgelegten Ökobilanzen eine wichtige Voraussetzung. So werden beispielsweise zur Zeit Verfahrungsoptimierungen bei der Kohle-Öl-Anlage in Bottrop (Hydrierung) und im Sekundärverwertungszentrum Schwarze Pumpe (Synthesegasgewinnung) geprüft.

Die vorgelegten Ergebnisse stellen eine Bestandsaufnahme dar. Die Studie, die von Januar 1994 bis Juli 1995 erarbeitet wurde, wird in einem Workshop und in einer Diskussion durch ein internationales Expertengremium geprüft.


Gute Noten für den Verwertungsmix

Erstmals haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts in München, der Universität Kaiserslautern und der Technischen Universität Berlin untersucht, welche Verwertungsverfahren unter Umweltgesichtspunkten zu favorisieren sind. Die Koordination der Arbeiten übernahm ein Expertengremium unter Moderation des TÜV Rheinland Sicherheit und Umweltschutz GmbH. Der TÜV Rheinland hatte außerdem die Prüfung und Testierung der verwendeten Daten und Methoden übernommen.

In der Studie Ökobilanzen zur Verwertung von Altkunststoffen aus Verkaufsverpackungen weisen die drei Institute nach, dass eine geeignete Verwertungsstrategie aus der sinnvollen Kombination werkstofflicher, rohstofflicher und energetischer Verfahren besteht.

Unter den rohstofflichen und energetischen Verfahren belegen der Einsatz von Altkunststoffen als Reduktionsmittel im Hochofen, die Umwandlung zu petrochemischen Produkten nach Thermolyse-Verfahren der BASF, die Energiegewinnung in der Monoverbrennung und die Hydrierung in der Kohle-Öl-Anlage die vordersten vier Rangplätze. Es folgen die Behandlung der Altkunststoffe in Müllverbrennungsanlagen mit Nutzenenergiegewinnung sowie die beiden untersuchten Verfahren zur Synthesegasgewinnung. Im Vergleich zu den vier besten Verfahren schneiden die werkstofflichen Verfahren nur dann ökologisch besser ab, wenn die Altkunststoffe in der Lage sind, die Neukunststoffe im Verhältnis 1:1 zu ersetzen.
Die Beschreibung der untersuchten Verfahren, der angewandten Methode und ein Ergebnisüberblick folgen in den nächsten Kapiteln.


Verwertungsverfahren auf dem Öko-Prüfstand

Zentrales Anliegen der Studie ist es, eine ganzheitliche Betrachtung zu liefern und die einzelnen Verfahren trotz ihrer unterschiedlichen Produkte umfassend zu vergleichen. Um die Umweltverträglichkeit von unterschiedlichen Verwertungsverfahren für gebrauchte Kunststoffverpackungen zu prüfen, hat die Studie beispielhaft folgende derzeit in Deutschland praktizierte Abläufe untersucht und folgende Umweltkriterien als relevant herausgearbeitet:

Für den werkstofflichen Teil der Studie betrachteten die Wissenschaftler den Recyclingkreislauf einer Kunststoffflasche, aus der wieder eine Flasche hergestellt wird. Analog untersuchten sie bei der Folienfraktion das Recycling zu neuen Folien und zu Kabelrohren aus Regranulat.

Für die Verwertung der Mischfraktion wurden rohstoffliche und energetische Verfahren miteinander verglichen. Werkstoffliche Verfahren, die nicht Neukunststoffe sondern andere Werkstoffe ersetzen, wurden hier nicht betrachtet.

Die Studie hat neben den werkstofflichen und rohstofflichen auch energetische Verfahren untersucht. Nach den Vorgaben der Verpackungsverordnung besteht die Möglichkeit zur energetischen Verwertung für die sortierten Kunststoffe aus Sammlungen des Dualen Systems allerdings derzeit nicht.


Die untersuchten Verfahren

Werkstofflich

Rohstofflich

Energetisch


Bilanzierungsrahmen

Der "Nutzenkorb" als Ökologische Waagschale

Ökobilanzen liefern nur dann aussagekräftige Ergebnisse, wenn der Untersuchungsrahmen umfassend und für alle Verfahren einheitlich abgesteckt ist.
Da aus Altkunststoffen unterschiedliche Produkte wie Kabelrohre, Flaschen aber auch synthetisches Rohöl oder Strom erzeugt werden können, muss für die Bilanzierung eine für alle Verfahren anwendbare Vergleichsbasis gewählt werden. Dazu wählt der Forscher die "Nutzenkorb-Methode".

Bei der Nutzenkorb-Methode werden die ökologischen Auswirkungen - verursacht durch die Erzeugung gleicher Produkte in gleicher Menge und Qualität nach unterschiedlichen Herstellungsmethoden - miteinander verglichen.

Ein einfaches Beispiel: Der Korb "werkstoffliche Verwertung" enthält das Produkt Kunststoffflaschen. Dem gegenüber steht der Korb "Ablagerung/Deponie", er ist leer - weil kein nutzbares Produkt vorhanden ist. Um den Inhalt der beiden Körbe gleich zu gestalten, muss der Korb "Ablagerung/Deponie" also mit Kunststoffflaschen aufgefüllt werden. Nun haben beide Nutzkörbe den gleichen nutzbaren Inhalt.

Der Unterschied: Während der Nutzen "Kunststoffflaschen" aus der werkstofflichen Verwertung von Altkunststoffen erzielt wurde, muss der Nutzenkorb Ablagerung/Deponie mit der gleichen Menge Kunststoffflaschen aus Primärrohstoffen ergänzt werden, um eine Nutzengleichheit zu erzielen. Möchte man verschiedene Verwertungsarten hinsichtlich der ihrer Umweltauswirkungen miteinander vergleichen, müssen zunächst für alle einheitliche Nutzenkörbe erstellt werden. Nur so werden unterschiedliche Recyclingprodukte wie Düngemittelflaschen und synthetisches Rohöl, denen völlig verschiedene Prozesse zu Grunde liegen, vergleichbar.

Der Nutzenkorb 2 betrachtet beispielsweise für die werkstoffliche Verwertung das Endprodukt Flaschen aus Altkunststoff. Die Nutzenkörbe 3 und 4 betrachten andere Verwertungsarten. Um die Vergleichbarkeit zwischen den unterschiedlichen Verwertungsarten herzustellen, müssen also die Nutzenkörbe 3 und 4 mit dem entsprechenden Komplementärprozess aus Primärressourcen, d.h. mit einer aus Neukunststoff hergestellten Flasche und damit auch mit den bei dieser Produktion entstehenden Umweltauswirkungen, gefüllt werden. Auch Nutzenkorb 2 muss mit den entsprechenden Komplementärprozessen der anderen Verwertungsarten gefüllt werden.

Ergebnisse im Überblick

Die vorgelegte Untersuchung hat die ökologischen Auswirkungen der Verfahrensschritte Erfassung, Sortierung, Aufbereitung und Verwertung analysiert. Sie gelangt u.a. zu dem Ergebnis, dass die ökologische Belastung durch die Verfahrensschritte Erfassung und Sortierung von Altkunststoffen im Vergleich zu anderen Schritten in der Verwertungskette gering ist.

Im Vergleich zur Deponierung führen alle Verfahren zu einer erheblichen Reduzierung der Menge an Abfällen.


Werkstoffliche Verwertung

Energieressourcen und Treibhauseffekt

Werkstoffliche Verfahren zeichnen sich dadurch aus, dass sie einen wesentlichen Teil der bei der Kunststoffherstellung aufgewendeten Energie erhalten können. Aus Sicht der energetischen Ressourcenschonung ergeben sich daher bei einer sinnvollen Anwendung Vorteile für das werkstoffliche Recycling.

Die Studie hat solche Anwendungen identifiziert. Die Produktion von Flaschen und Rohren aus Regranulat sortenreiner Fraktionen weist gegenüber der rohstofflichen und energetischen Verwertung ökologische Vorteile aus. Von entscheidender Bedeutung für die Beurteilung ist hierbei jedoch der Substitutionsfaktor. Der ökologische Vorteil besteht nämlich nur unter der Bedingung, dass Neukunststoff durch aufbereiteten Altkunststoff in einem Verhältnis 1:1 (Substitutionsfaktor 1) oder nur geringfügig ungünstiger ersetzt wird.

Wird ein Kilogramm Neukunststoff durch wesentlich mehr als ein Kilogramm Altkunststoff ersetzt, weisen die werkstofflichen Verwertungsverfahren gegenüber den rohstofflichen und energetischen Verfahren Nachteile auf.

Eutrophierungs- und Versauerungspotential

Das Eutrophierungspotential fasst Stickstoff- und Phosphorverbindungen zusammen, die zu einer Überdüngung führen können. Die Eutrophierung fördert das übermäßige Wachstum von Pflanzen. Die Ergebnisse der Ökobilanzen zur Versauerung und Eutrophierung zeigen ein ähnliches Ergebnis wie die zur Ressourcenbetrachtung. Folglich schneiden Verfahren mit einem schlechten Substitutionsfaktor auch bei den Kriterien Versauerung und Eutrophierung schlecht ab.


 

Rohstoffliche Verwertungsverfahren im Vergleich zur energetischen Verwertung

Energieressourcen und Treibhauseffekt

Wesentliche Unterschiede zwischen den einzelnen Verwertungsverfahren treten bei der Betrachtung der Ressourcenschonung auf. Hinsichtlich der Verringerung dieses Umweltaltlastenpotentials belegen der Hochofenprozess und das Thermolyse-Verfahren die Plätze eins und zwei. Auch die Monoverbrennung, für die es in Deutschland zur Zeit keine Anlage gibt, und die Hydrierung sind ökologisch vorteilhaft. Weniger vorteilhaft schneiden die Müllverbrennung und die Vergasungsverfahren ab.

Der Beitrag zum Treibhauseffekt steht wiederum in engem Zusammenhang zum Grad des energetischen Ressourcenverbrauchs. Je geringer der Energieverbrauch ausfällt, desto geringer ist auch der Beitrag zum Treibhauseffekt.

Eutrophierungs- und Versauerungspotential

Alle untersuchten Verfahren vermindern im Vergleich zur Deponierung die Eutrophierung und die Versauerung von Luft und Boden. Die ökologischen Spitzenreiter sind das Thermolyse-Verfahren und die Hydrierung.

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