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Kunststoffrecycling

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Chemie

Wie ihr euch schon denken könnt, handelt es sich bei dem Wort Kunststoffrecycling um die Verwertung von Kunststoffprodukten, wie zum Beispiel Verpackungen.

Kunststoffe, so wie wir sie in unserem alltäglichen Leben kennen, beispielsweise als Folie, Schwämme oder sogar in unserer Kleidung, werden synthetisch hergestellt. Daher kann es, anders als beispielsweise eine Bananenschale, nicht von der Natur zersetzt und abgebaut werden.

Das führt wiederum zu nachhaltigen Schäden in unserem Ökosystem, weshalb es nur möglich ist, Kunststoff (Polymer) durch Verwertung oder Recycling umweltschonend zu entsorgen.

Das Produkt Kunststoff wird allerdings aus natürlichen Rohstoffen wie Erdöl, Kohle, Erdgas oder Pflanzen hergestellt.

Recyclingsymbol Kunststoffrecycling StudySmarter

Kunststoffrecycling

Wenn es zu der Verwertung von Kunststoffabfällen kommt, werden diese nach ihrer Entstehung und Reinheit unterschieden.

Mit der Reinheit ist der Stoffmengenanteil von einem erwünschten Stoff im gesamten Gemisch gemeint. Gängige Unterscheidungsfunktionen liefern zum Beispiel Produktionsabfälle sowie Verbrauchsabfälle, saubere und verschmutzte Abfälle und sortenreine sowie vermischte Kunststoffe.

Betrachtet man nun die Möglichkeiten der Verwertung, stehen einem die Option der werkstofflichen, rohstofflichen oder energetischen Verwertung zur Verfügung.

Da Kunststoff sehr vielseitig eingesetzt werden kann, ist einem häufig nicht bewusst, wie viel Abfall der Mensch denn tatsächlich produziert.

Wusstest du schon, dass weltweit im Jahre 2015 322 Millionen Tonnen an Kunststoffabfällen angefallen sind. Erschreckend dabei ist, dass allein in Europa weniger als ein Drittel der Abfälle recycelt wurden.

Der Rest wird nicht ordnungsgemäß entsorgt. Insbesondere Verpackungen tragen einen großen Anteil an den aufkommenden Abfällen. Aber auch die Bau- und Automobilbranche sowie die Elektroindustrie tragen besonders zu den Kunststoffabfällen bei.

Werkstoffliches Kunststoffrecycling

Bei dieser Verwertungsart bleiben die Makromoleküle des Kunststoffes erhalten: as heißt, Altkunststoffe werden zu neuen Rohstoffen oder neuen Formteilen aufbereitet.

Insbesondere bei sortenreinen Abfällen kann dieses Verfahren problemlos angewandt werden. Schwieriger hingegen wird es, wenn der Kunststoff bereits gebraucht wurde. Das liegt daran, dass der Kunststoff in seiner Struktur durch Außeneinwirkungen, wie zum Beispiel Wärme oder UV-Strahlen beschädigt sein kann.

Ein weiterer Grund ist, dass diese nicht sauber und sortenrein sind. Infolgedessen wird die Qualität des neu gewonnen Rohstoffs, der wiederum für neue Produkte eingesetzt werden soll, erheblich eingeschränkt sein.

Des Weiteren ist die werkstoffliche Verwertung für nicht geeignete Produkte mit mehr Aufwand verbunden, weshalb die fertigen Produkte teurer werden.

Damit die werkstoffliche Verwertung deshalb reibungslos funktionieren kann, gibt es in Deutschland ein sogenanntes Sammelsystem. Dieses System ermöglicht es Haushalten, mithilfe gewisser Kennzeichnungen an Produkten, den Abfall richtig zu trennen. Mülltrennung spielt hierbei eine große Rolle. Sortenreine Kunststoffarten sind zum Beispiel das Polyvinylchlorid, welches mit PVC abgekürzt wird und das Polyurethan, dessen Kürzel PE ist.

Rohstoffliches Kunststoffrecycling

Falls die werkstoffliche Verwertung nicht für Altkunststoffe geeignet ist, greift die rohstoffliche Verwertung ein. Dieses Verfahren wird unter anderem ebenfalls dafür genutzt neue Kunststoffe herzustellen. Insbesondere kleine, verschmutzte Produkte oder Produkte, die sich unterschiedlich zusammensetzen, sind für diese Methode geeignet. Diese Art der Verwertung funktioniert, indem die Polymerketten durch Wärmeeinwirkungen gespalten werden und sich in die ursprünglichen Grundstoffe Öl oder Gas zersetzen. Wisst ihr nicht, was Polymerketten sind? Kein Problem wir erklären es dir! Ein Kunststoff wird in der Chemie als Polymer bezeichnet. Das fertige Kunststoffprodukt setzt sich jedoch nicht aus einzelnen Polymeren zusammen, sondern entsteht durch Polymerketten. Diese Ketten werden mithilfe von verschiedenen Reaktionsmöglichkeiten hervorgebracht. Die Reaktionsverfahren bei der Herstellung von Kunststoffen werden Polymerisation genannt. Wenn euch das Thema mehr interessiert, lest euch doch gerne den Artikel zu Polymeren durch.

Werfen wir wieder einen Blick auf die rohstoffliche Verwertung. Dort gibt es nämlich genau drei Verfahren, die für das Recycling von Altkunststoffen in Frage kommen. Unterschieden wird zwischen dem Vergasen, Cracking und der Hydrierung.

  • Für die Vergasung werden Ausgangsstoffe benötigt. Das kann Kohle, Koks, Erdöl oder auch Erdgas sein. Bei einer Temperatur von bis zu 1600 Grad Celsius und einem Druck von bis zu 150 bar werden die Polymerketten aufgespalten.
  • Bei der Methode des Cracking ist eine Anwendung auf die Verwertung von Kunststoffen nur zu 20 Prozent möglich. Hierbei werden die Polymerketten gespalten, indem größere organische Moleküle in kleinere Moleküle durch einen speziellen Druck und Temperatur verändert werden. Hauptsächlich wird dieses Verfahren jedoch für die Gewinnung von Benzin und Heizöl genutzt.
  • Bei der letzten Möglichkeit, der Hydrierung, wird eine Reaktion von chemischen Verbindungen mit Wasserstoff hervorgerufen. Die Spaltung funktioniert hier auf eine hydrierende Art und Weise und wird bei einer Temperatur von 500 Grad Celsius und einem Druck von 300 bar ermöglicht.

Energetische Verwertung

Trotz der ersten beiden Möglichkeiten der Verwertung, gibt es immer noch Stoffe, die nicht auf diese Art und Weise umweltfreundlich recycelt werden können. Für diesen Fall wird die energetische Verwertung genutzt. Das heißt, es findet eine Verbrennung statt, bei der sowohl eine energetische Nutzung erfolgen soll als auch eine Zerstörung, von den umweltschädlichen Stoffen.

Die Stoffe, die bei den ersten beiden Methoden übrig bleiben, werden deshalb bei dem dritten Verfahren recycelt. Eine energetische Freisetzung ist deshalb möglich, weil Polymere energiereiche Verbindungen durch den Energieaufwand ihrer Entstehung aufweisen. Denn die aufgewandte Energie wird in Form von chemischer Energie gespeichert.

Vor allem für duroplastische Kunststoffe und Elastomere kommt die energetische Verwertung in Frage. Tatsächlich ist sie sogar die einzige Möglichkeit der Verwertung für diese beiden Arten. Fraglich sind jedoch die umweltschädlichen Stoffe, die als Nebenprodukt bei der Verbrennung entstehen.

Kunststoffe Kunststoffrecycling StudySmarter

Alles Wichtige zum Thema Kunststoffrecycling auf einen Blick!

  • Bei dem Kunststoffrecycling geht es darum, Kunststoffabfälle möglichst umweltfreundlich zu verwerten, da diese aufgrund ihrer synthetischen Herstellung nicht in der Natur abbaubar sind.
  • Da es jedoch verschiedene Kunststoffarten gibt und sie sich ebenfalls in ihrer Verwendung unterscheiden, können Kunststoffe nicht auf eine einheitliche Art und Weise zersetzt werden.
  • Um ein umweltfreundliches Abbauen zu gewährleisten, gibt es drei verschiedene Methoden. Die erste Möglichkeit ist eine werkstoffliche Verwertung. Bei dieser werden gewisse Altkunststoffe zu neuen Rohstoffen oder Formteile recycelt.
  • Wenn die werkstoffliche Verwertung nicht möglich ist, greift die rohstoffliche Verwertung ein. Mithilfe von unterschiedlichen Vorgehensweisen werden die Kunststoffe durch Wärmeeinwirkung sowie Druck in ihre ursprüngliche Form zersetzt.
  • Zu guter Letzt gibt es noch die energetische Verwertung. Diese kommt für alle Kunststoffe zum Einsatz, die weder bei der ersten noch bei der zweiten Methode abgebaut werden können. Durch die Verbrennung wird eine energetische Nutzung ermöglicht und die umweltschädlichen Stoffe werden zerstört.

Finales Kunststoffrecycling Quiz

Frage

Aus welchen natürlichen Rohstoffen wird Kunststoff hergestellt?

Antwort anzeigen

Antwort

Dazu zählen Erdöl, Kohle, Erdgas oder Pflanzen. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist Kunststoffrecycling?

Antwort anzeigen

Antwort

Als solches bezeichnet man die Verwertung von Kunststoffprodukten für eine umweltschonende Entsorgung. 

Frage anzeigen

Frage

Zur Verwertung von Kunststoffabfällen wird nach (1) ..... und (2) ..... unterschieden. 

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Entstehung 

(2) Reinheit

Frage anzeigen

Frage

Was ist die Reinheit eines Kunststoffes zum Recyclen?

Antwort anzeigen

Antwort

Damit ist der Stoffmengenanteil von einem erwünschten Stoff im Gesamtgemisch gemeint. 

Frage anzeigen

Frage

Welche drei Verwertungsmöglichen existieren beim Kunststoffrecycling?

Antwort anzeigen

Antwort

  • werkstofflich
  • rohstofflich
  • energetisch
Frage anzeigen

Frage

Wie viel Prozent der Abfälle werden in Europa recyclet?

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Antwort

Etwa nur ein Drittel der 322 Millionen Tonnen Kunststoffabfall werden jährlich recyclet. 

Frage anzeigen

Frage

Wofür steht werkstoffliches Kunststoffrecycling? 

Antwort anzeigen

Antwort

Bei dieser Methode bleiben die Makromoleküle erhalten und werden zu neuen Rohstoffen oder neuen Formteilen aufbereitet. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Kunststoffe können werkstofflich recyclet werden?

Antwort anzeigen

Antwort

  • Polyvinylchlorid
  • Polyurethan
Frage anzeigen

Frage

Welche Problematik entsteht beim werkstofflichen Kunststoffrecycling?

Antwort anzeigen

Antwort

Für diese Methode werden saubere und sortenreine Abfälle benötigt. Dies ist jedoch in den seltensten Fällen möglich. 

Frage anzeigen

Frage

Wie funktioniert das rohstoffliche Kunststoffrecycling?

Antwort anzeigen

Antwort

Dabei wird durch Wärmeeinwirkung die Polymerkette gespalten und in den ursprünglichen Zustand zersetzt. Diese können neu verwendet werden. 

Frage anzeigen

Frage

Für welche Stoffe eignet sich das rohstoffliche Kunststoffrecycling?

Antwort anzeigen

Antwort

Diese Methode eignet sich besonders für Altkunststoffe, die nicht für die werkstoffliche Aufwertung verwendbar sind. Das gilt besonders für verschmutzte Produkte. 

Frage anzeigen

Frage

Welche drei Verfahren zählen zur rohstofflichen Verwertung? 

Antwort anzeigen

Antwort

  • Vergasung 
  • Cracking 
  • Hydrierung 
Frage anzeigen

Frage

Beim Vergasen werden die (1) ..... benötigt. Ab einer Temperatur von (2) ..... und einem Druck von (3) ..... werden die (4) ..... aufgespalten. 

Antwort anzeigen

Antwort

(1) Ausgangsstoffe

(2) 1600°C

(3) 150bar

(4) Polymerketten 

Frage anzeigen

Frage

Was ist die energetische Verwertung? 

Antwort anzeigen

Antwort

Die restlichen Produkte, die nicht werkstofflich oder rohstofflich recyclet werden können, werden verbrannt. Die dabei freiwerdende Energie der energiereichen Verbindungen in den Polymeren kann nun genutzt werden. 

Frage anzeigen

Frage

Welche Kunststoffe werden besonders für das energetische Kunststoffrecycling verwendet? 

Antwort anzeigen

Antwort

  • Duroplaste 
  • Elastomere
Frage anzeigen
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