Was ist Plastik? Kunststoff Herstellung, Recycling & Co.

Was ist Plastik? Eine berechtigte Frage, die eine Antwort verdient. Denn wir nutzen jeden Tag Plastikgegenstände und während ich diesen Artikel über Kunststoffe verfasse, schlagen meine Finger auf eine Plastiktastatur. Wir kommen täglich mit Plastik in Kontakt und es scheint, als erhöhe der Kunststoff unsere Lebensqualität. Doch was ist Plastik eigentlich? Wie wird Plastik hergestellt und welches Material wird für die Kunststoffherstellung verbraucht? 

In diesem Beitrag möchte ich diese Fragen zum Plastik beantworten und dir auch noch mehr über die Vor- und Nachteile, Plastik als Wirtschaftsfaktor und Umweltproblem, sowie das Recycling von Plastikmüll erklären. Außerdem lernst du, weshalb Plastik nicht gleich Plastik ist. Auf geht’s!

Hier noch ein kurzes Inhaltsverzeichnis des Artikels über Kunststoffe

1. Herstellung
2. Formen Merkmale
3. Vor- und Nachteile
4. Wirtschaftsfaktor
5. Umweltproblem
6. Recycling
7. Alternativen
8. Fazit

Plastik – Herstellung & Geschichte des Kunststoffs

In den Zeiten, als Plastik noch Zukunftsmusik war, wurde Milch in Glasflaschen und großen Kannen aufbewahrt und Holzzahnbürsten gehörten zum Standard. 1839 brachte Charles Goodyear dann mit der Kombination von Kautschuk und Schwefel die Kunststoffherstellung ins Rollen, die nicht mehr aufzuhalten war. Knapp 100 Jahre und einige Entwicklungsversuche später, lief Plastik dann regelmäßig über das Band. Während 1950 weltweit zunächst eine Millionen Tonnen produziert wurde, stellen wir heute jedes Jahr etwa 370 Millionen Tonnen Kunststoff her.

Mit der Entwicklung der PET-Flasche Ende der 1960er Jahre, fiel der endgültige Startschuss des Plastiks, das dann so richtig Fahrt aufnahm. Plastik ist bisher das einzige Material, das leicht, bruchfest, elastisch, temperaturbeständig und vor allem in unterschiedlichen Härtegraden herstellbar ist. Sobald ein ansatzweise ähnlich flexibles, massentaugliches und hoffentlich biologisch abbaubares Material ans Tageslicht kommt, wird Plastik, wie wir es kennen, überflüssig. Doch was ist Plastik eigentlich? Und wie wird der Kunststoff überhaupt hergestellt?

Wie viele wissen, wird Plastik aus dem begrenzten Rohstoff Erdöl hergestellt. Doch bis zur fertigen Plastikflasche, sind noch einige weitere Schritte der Kunststoffherstellung notwendig.

1. Erdöl wird destilliert und das für die Plastikherstellung wertvolle Rohbenzin Neben dem Rohbenzin fallen mit Gas, Diesel, Heizöle und Gasöl weitere Bestandteile des Erdöls an.
2. Rohbenzin / Napthta wird durch das Cracking-Verfahren zu Ethylen, Propylen, Butylen und anderen Kohlenwasserstoff-Verbindungen aufgespalten.
3. Durch Synthese (Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition) kann dann endlich Kunststoff hergestellt und beliebig verformt werden.

Sogenannte Monomere werden aneinandergereiht und durch Synthese zu netz- und kettenförmigen Molekülen, den Polymeren. Plastik ist aber nicht gleich Plastik. Deshalb entscheidet das gewählte Herstellungs-Verfahren bzw. das gewünschte Endprodukt darüber, welche Form der Kunststoff später haben wird.

Die 3 Arten der Plastik-Herstellung

Um Plastikflasche, Spülschwamm und andere Gegenstände aus Plastik herstellen zu können, werden also mithilfe von Synthese-Verfahren mehrere Bausteine (Monomere) zu Ketten zusammengesetzt (Polymere). Die folgenden 3 Synthesen₁ werden zur Herstellung von Plastik angewendet:

Polymerisation: Mehrere kleine Moleküle werden aneinandergereiht zu einem großen Molekül. Folge der Polymerisation sind z.B. die Kunststoffe Polystyrol (PS), Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE).

Polykondensation: Bei der Polykondensation werden unterschiedliche Ausgangsstoffe zu einem Molekül zusammengefügt. Im Gegensatz zur Polymerisation entsteht ein Nebenprodukt, z.B. Wasser. Es entstehen Thermoplaste oder Duroplaste (siehe nächster Absatz: Formen von Plastik).

Polyaddition: Unterschiedliche Ausgangsstoffe werden unter Wanderung von Wasserstoffatomen zusammengefügt ohne ein Nebenprodukt zu bilden. Ein Endprodukt ist zum Beispiel Polyurethan (PUR).

Das Video hat es noch einmal gut erklärt. Die Wahl des Synthese-Verfahrens entscheidet schlussendlich über die Merkmale des späteren Plastik-Produktes. Im folgenden Absatz möchte ich dir deshalb erklären, warum Plastik nicht gleich Plastik ist und durch welche Merkmale sich Kunststoffe unterscheiden.

Kunststoff-Formen – Unterschiede & Merkmale von Plastik

Kunststoff bedeutet Fortschritt. Das Plastik hilft uns dabei, Dinge flexibel gestalten zu können. Sehr flexibel. Denn Plastik unterscheidet sich anhand vieler Merkmale und kann nach Wunsch gestaltet werden. Beispielsweise kann man Kunststoffe durch die folgenden Eigenschaften unterscheiden:

• Zugfestigkeit
• Härtegrad / Dichte
• Bruchdehnung
• Durchschlagsfestigkeit
• Feuchtigkeitsaufnahme
• Temperaturbereich
• Wärmebeständigkeit

Plastik ist bisher das einzige Material, das leicht, bruchfest, elastisch, temperaturbeständig und in unterschiedlichen Härtegraden herstellbar ist. Sobald ein ansatzweise ähnlich flexibles, massentaugliches und hoffentlich biologisch abbaubares Material ans Tageslicht kommt, macht es den Kunststoff überflüssig. So wie Polymilchsäure (kurz: PLA), ein Biokunststoff aus Maisstärke und Zuckerrohr. Doch bisher gibt es für Kunststoffe aus Naturmaterial aufgrund der geringen Mengen noch kein eigenes Recycling-System. Soja, Mais, Zuckerrohr und Überreste von Schalentieren hätten jedenfalls das Potenzial, Plastik langfristig zu ersetzen.

Die 3 Formen von Plastik

Grundsätzlich gibt es drei unterschiedliche Formen von Plastik, dich sich anhand der genannten Merkmale unterscheiden. Ich nenne dir jeweils ein Beispiel zu der Plastikform, damit du dir es besser vorstellen kannst:

• Thermoplaste: Diese Kunststoffform ist sehr flexibel und kann durch erhitzen beliebig oft in beliebige Formen verändert werden. Thermoplaste bestehen aus unvernetzten Polymeren. (z.B. Plastikbecher)
• Duroplaste: Kann nur einmal erhitzt und verformt werden und ist meist hart und spröde. Duroplaste bestehen aus engmaschig vernetzten Polymeren. Der Trabant wurde immer „Duroplast-Bomber“ genannt, vielleicht weißt du jetzt warum. 🙂 (Weiteres Beispiel: Steckdosengehäuse)
• Elastomere: Das ist Plastik, dass sich von Hand verbiegen lässt und sehr elastisch ist. Elastomere bestehen aus weitmaschig vernetzten Polymeren.(z.B Spülschwamm)

Damit der Kunststoff nach der Herstellung nun auch wirklich superflexibel ist, mischt man bei der Produktion des Plastiks sogenannte Additive bei. Das können Weichmacher, Färbemittel, Stabilisatoren, Flammschutzmittel und viele weitere Dinge sein.

Und das sind die aktuell wichtigsten Kunststoffe:

1. Polyethylen (PE): z.B. für Getränkekästen, Eimer, Schüsseln. Polyethylen ist sehr schwer zu zerbrechen. Unter angepasster Form hat Polyethylen ideale filmbildende Eigenschaften wird besonders für die Herstellung von Verpackungsfolien, CD's oder auch Bücher genutzt.
2. Polypropylen (PP): z.B. für Gaspedale, Toilettendeckel, Brillenetuis. Polypropylen ist ein sehr harter, belastbarer Kunststoff mit einer sehr geringen Dichte.
3. Polyvinylchlorid (PVC): z.B. für Bodenbeläge und Abwasserrohre. Polyvinylchlorid ist sehr beständig gegenüber aggressiven Säuren und ist grundsätzlich hart und spröde.
4. Polystyrol (PS): z.B. für Dämmstoffe und Verpackungsmaterial. Polystyrol weist Feuchtigkeit ab und ist besser bekannt unter dem Namen Styropor.
5. Polyurethan (PUR): z.B. für Textilfasern, Matratzen. Polyurethan ist ein sehr elastischer Kunststoff den man unter Zugabe weiterer Chemikalien beliebig variieren kann.
6. Polyethylenterephthalat (PET): z.B. für Plastikflaschen, Computer, Implantate. Polyethylenterephthalat hat eine hohe Steifigkeit und ist sehr hart.

Vor- und Nachteile von Plastik (Kunststoff)

Auch wenn wir hier im Blog sehr häufig gegen Plastik argumentieren, hat der Kunststoff natürlich nicht nur Nachteile. Es erhöht unsere Lebensqualität und sorgt dafür, dass unsere Autos weniger verbrauchen und die Wärme in unseren Wohnungen bleibt. Hier habe ich eine kleine Tabelle mit den Vor- und Nachteilen von Plastik zusammengestellt, die du mit einem Kommentar dieses Artikels gerne erweitern darfst.

Plastik-Produkte – Kunststoff als Wirtschaftsfaktor

Für die Wirtschaft hat Plastik eine unfassbar wichtige Bedeutung. Mittlerweile werden jedes Jahr etwa 370 Mio. Tonnen Plastik produziert. Plastik kann aktuell noch günstig beschafft werden und dient für Unternehmen neben der Verwendung für die Produkte selbst natürlich auch für die Produktverpackungen. Mit dem Kunststoff können Autos sehr leicht gemacht werden, sodass sie einen geringeren Kraftstoffverbrauch haben. Auch Flugzeuge sind durch den Kunststoff so leicht, dass sie deutlich weniger Kerosin verbrauchen.

Auch erneuerbare Energien, wie die Windenergie, könnten ohne Kunststoff nicht eingefangen werden. Plastik hat für die Wirtschaft eine massive Bedeutung. Besonders wehren sich natürlich die Kunststoff-Hersteller selbst gegen die aufkommende Plastikfrei-Bewegung und den Hang zum natürlichen Leben. Viele Unternehmen können nur durch kontrollierte Gesetze dazu bewegt werden, weniger Plastikmüll in Umlauf zu bringen. Ab 2019 wird die Bundesregierung ein neues Verpackungsgesetz einführen, dass die Unternehmen hier stärker in die Pflicht nimmt.

Plastik in der Umwelt – Kunststoff als Umweltproblem

Auch wenn Plastik aus einem Natürlichen Rohstoff gewonnen wird, ist der Kunststoff nicht biologisch-abbaubar. Plastik verrottet nicht. Genau diese Eigenschaft sorgt dafür, dass Plastik auch ein Umweltproblem verursacht hat. Eine Plastikflasche bleibt mindestens 450 Jahre im Meer, bis sie sich zu kleinerem Mikroplastik zersetzt hat. Über diesen Absatz habe ich dir dazu noch eine Grafik₂ über die ungefähre Zersetzungszeit von Dingen aus Kunststoff abgebildet.

Das auf massive Weise Plastikmüll in die Umwelt gelangt, interessiert den Großteil der Unternehmen leider herzlich wenig. Der Profit steht im Vordergrund. Durch diese Geldgier in Kombination mit mangelnder Bildung und schwachen Recycling-Systemen, ist nach und nach das, neben dem Klimawandel, größte Umweltproblem unserer Zeit entstanden: Plastikmüll im Meer. Jedes Jahr gelangen etwa 32 Mio. Tonnen Plastikmüll in die Umwelt und davon 8 Mio. Tonnen Plastik ins Meer. Tendenz steigend. Besonders für viele Entwicklungsländer auf dem Südostasiatischen Raum kam der Kunststoff zu plötzlich und hat die Lebensqualität stark erhöht. Die gesamte Welt hat sich bei Einführung des Plastiks keine Gedanken über die Folgen gemacht, die wir jetzt vorfinden.

Es gibt viele Hilfsprojekte gegen den Plastikmüll und viele Menschen, die sich wirklich aktiv gegen den Kunststoffmüll einsetzen. Einerseits müssen wir den bestehenden Plastikmüll nun beseitigen, andererseits müssen wir das Übel aber auch an der Wurzel packen. Denn jeder einzelne muss seinen Umgang bzw. seinen Konsum hinterfragen und wissen, wie er Plastikmüll vermeiden kann.

Recycling von Kunststoffen

Bei uns in Deutschland werden ungefähr 90% aller Kunststoffabfälle wieder eingesammelt, aber nur 43% davon tatsächlich auch recycelt. Mehr als die Hälfte des Plastikmüll wird in deutschen Müllverbrennungsanlagen verbrannt und nicht wiederverwertet. Grund dafür, dass so viel Plastik verbrannt und nicht recycelt wird, ist der höhere Profit der Entsorgungsfirmen. Wenn der Entsorger den eingesammelten Müll zur Verbrennungsanlage bringt, verdient er daran besser, als wenn er den Kunststoffmüll zum Recyceln bringt.

Die Bundesregierung muss hier dringend etwas unternehmen, um das Recycling für die Unternehmen attraktiver zu machen, die unmittelbar am Recycling-Prozess beteiligt sind. Dennoch gilt Deutschland als absolutes Vorbild, was das Thema Plastikmüll Recycling angeht. Etwa 65 Prozent des kommunalen Mülls werden recycelt. Ein großes Problem für Recycling-Firmen sind Plastik-Gegenstände, die aus unterschiedlichen Kunststoff-Formen bestehen. Denn so lässt sich das Plastik nur schwer voneinander trennen.

Plastikalternativen und Bioplastik

Die Borsten der Holzzahnbürsten von CareElite sind aus Holzkohle und einem Bioplastik hergestellt, der biologisch abbaubar ist. Es gibt also bereits viele Alternativen zum herkömmlichen Plastik aus Erdöl, allerdings sind die Recycling-Anlagen noch nicht auf die neuen Kunststoffe ausgerichtet, sodass das Recycling aktuell sehr mühsam ist. So wie bereits weiter oben im Beitrag erwähnt, gibt es bereits einige Ideen und Materialien, die das Potential zu einer echten und nachhaltigen Alternative zu Plastik haben. Dazu zählen:

Polymilchsäure (PLA)

Danone bereits einen Joghurtbecher aus PLA präsentiert, die Klimabilanz ist sei um 25% besser als bei der Produktion herkömmlicher Becher. PLA lässt sich aber leider nur industriell und bei hohen Temperaturen herstellen. Benötigt werden dazu Pflanzen. Maisstärke wird bereits häufig (Marktanteil von 80%) für die Herstellung von Bioplastik verwendet. Polymere kann man auch aus Zuckerrohr herstellen. In Brasilien gibt es mit Braskem dazu die bisher größte Produktion. Durch Hefepilze vergärt der Pflanzensaft des Zuckerrohrs zu Ethanol. Und auch aus Rüben lässt sich PLA produzieren.

Chitin

Das natürliche Polymer ist ein Abbauprodukt in Schalentieren. Auch Spinnen, Insekten und Krustentiere haben es in ihren Panzern. Chitin ist nachgewiesen biologisch abbaubar und birgt großes Potential, um Plastik irgendwann ersetzen zu können.

Mycelium

Der Pilz kann unabhängig von Ort und Klima angebaut werden und kann umweltfreundlich hergestellt werden. Diese Alternative zum Plastik kann theoretisch überall angebaut werden, die Forschung steht hier aber noch am Anfang.

Natriumalginat

Ein isländischer Student hat ein bisschen mit roten Algen und Wasser experimentiert und daraus eine Flasche entwickelt, die zur Aufbewahrung ausreichend fest und sogar essbar ist. Da die Flasche aus natürlichen Materialien besteht, zersetzt sie sich nach kurzer Zeit.

Weizen und Gerste

Besonders Plastikringe von Sechserträgern Bier oder anderen Getränken sind eine große Gefahr für Meeressäuger und Seevögel. Eine amerikanische Firma hat deshalb diese Ringe aus Weizen und Gerste angefertigt, die Tiere essen können.

Stroh

Muss es Styropor sein? Nein, gepresstes Stroh ist genauso isolierend und nimmt sogar Feuchtigkeit auf. Mit dem Projekt hat das Unternehmen Landbox begonnen.

Hinweis: Bitte schreibe mir einen Kommentar, sollte ich eine Plastik-Alternative vergessen haben. Unter Plastikalternativen aus der Forschung findest du noch weitere Informationen. Neben den „echten“ Alternativen gibt es übrigens auch Möglichkeiten, bestehenden Plastikmüll schneller zersetzen zu lassen. Eine Forscherin hat durch Zufall herausgefunden, dass die Raupen der Großen Wachsmotte (Galleria mellonella) Plastik fressen und eine gewöhnliche Plastiktüte in kurzer Zeit zersetzen. Eine weitere Möglichkeit bietet das Bakterium Ideonella sakaiensis 201-F6. Die Bakterien fressen vorzugsweise den Kunststoff PET und können dabei helfen, Plastik aus der Umwelt zu entfernen.

Fazit – Was ist Plastik?

Die Erfindung des Plastiks hat unsere Lebensqualität wesentlich erhöht. Während wir die Vorteile von Plastik genossen haben, fehlte uns der Blick auf die Probleme, die der Kunststoff im Laufe der Zeit mit sich brachte. Denn Plastik ist nicht biologisch abbaubar und verbraucht mit Erdöl eine für uns begrenzt zur Verfügung stehende Ressource. Nun bringen wir jedes Jahr etwa 32 Mio. Tonnen Plastikmüll in die Umwelt und ganz besonders in die Meere, der sich nicht von alleine beseitigt.

Wir müssen den optimalen Umgang mit dem Kunststoff lernen. Denn daran, dass er unsere Lebensqualität erhöht, habe auch ich keine Zweifel. Wir dürfen nur nicht so naiv sein, die aus dem Kunststoff resultierenden Probleme zu ignorieren. Ansonsten haben wir (siehe dazu den Artikel Plastikmüll Statistiken) im Jahr 2050 etwa 3x so viel Plastik in den Meeren, wie es Fische gibt.

Bleib‘ sauber,

PS.: Ich habe diese weltweite Beach CleanUp Gruppe auf Facebook ins Leben gerufen. Alle Mitglieder teilen ihre persönlichen Aktionen gegen den Plastikmüll in der Umwelt. Werde auch ein Teil davon! 🙂

Quellenangaben:
₁ Synthese-Verfahren auf http://www.tis-gdv.de/tis/verpack/kunststo/bildung/bildung.htm

₂ Oliver Lüde / Museum für Gestaltung Zürich, ZHdK