Abfalltechnik

Einführung in die Problematik

Einsatz von PET weltweit
Einsatz von PET weltweit

Allgemeines zum Thema PET aus Sicht der Abfalltechnik

PET Produkte erfreuen sich weltweit, wachsender Beliebtheit. Im Jahr 2008 wurden weltweit über 24 Mio. t PET, in Form von Fasern eingesetzt und über 12 Mio. t PET Verpackungen. Auch mehr als 1 Mio. t Folien und andere technische Anwendungen aus PET fanden 2008 weltweiten Einsatz (vlg. Tabelle1).

Produkte aus PET sind sehr gut recycelbar und können einer vielseitigen Verwertung zugeführt werden. Wenn PET jedoch entsorgt werden muss, entstehen viele Probleme. PET hat in der Umwelt eine äußerst lange Haltbarkeit und ist sehr widerstandsfähig gegen die Einflüsse der Umwelt. So lagern in Deponien heute viele Kunststoffprodukte über lange Zeiträume. Bei der Zuführung von PET zu einer thermischen Verwertung, entstehen beim Verbrennungsprozess auch giftige Nebenprodukte.

Bei dieser Problematik der Entsorgungssituation ist die Disziplin der Umweltingenieurswissenschaften angesiedelt. Ein genetisch modifizierter Mikroorganismus, der die Fertigkeit besitzt, Kunststoffe in seine Bestandteile zu zersetzen und diese Bestandteile zu verstoffwechseln und daraus hochwertige und nützliche Produkte herzustellen wäre eine ideale Lösung der Entsorgungsproblematik von PET.

Nutzung von PET und Stoffstromanalyse

Entwicklung des Marktanteils der PET-Flasche bei alkoholfreien Getränken (Anteil in %; Deutschland)
Entwicklung des Marktanteils der PET-Flasche bei alkoholfreien Getränken (Anteil in %; Deutschland)

Über die letzten Jahre hinweg stieg der Anteil der Nutzung von PET in Europa deutlich. Am Beispiel von Deutschland kann man deutlich sehen, wie sich der Verbrauch von PET Flaschen entwickelt hat. Der Marktanteil von PET Flaschen bei alkoholfreien Getränken ist in Deutschland, von etwa 40% im Jahr 2002 auf fast 80% im Jahr 2008 gestiegen.

Verpackungsstrukturen bei alkoholfreien Getränken (Anteil in %; Deutschland)
Verpackungsstrukturen bei alkoholfreien Getränken (Anteil in %; Deutschland)

Darüber hinaus kann man bei den Verpackungen von alkoholfreien Getränken auch sehen, dass der Trend zur vermehrten Nutzung von PET Verpackungen, in den letzten Jahren, ebenfalls sehr deutlich mit der Abnahme der Nutzung von anderen Verpackungsarten wie Glas, Karton oder Dosen zusammenhängt.

Wenn man sich diese prozentualen Werte in Mengen (t) anschaut, wird sehr deutlich in welchen Größenordnungen PET verbraucht wird, in Europa. Der Verbrauch stieg von etwa 1.400Mio. t im Jahr 1998, auf fast 2.500 Mio. t im Jahr 2006 an.

PET Getränkeflaschen Verbrauch in Europa in Mio. Tonnen x
PET Getränkeflaschen Verbrauch in Europa in Mio. Tonnen x

Die PET Flaschen werden nach der Nutzung eingesammelt und nach Farben sortiert und zu einem Granulat verarbeitet. Dieses Granulat wird aufbereitet und es werden neue Flaschen daraus hergestellt, die nach einer Qualitätskontrolle wieder in den Umlauf gebracht werden. Auf diese Weise werden, durch einen langen Produktlebenszyklus, Rohstoffe geschont.

PET Verpackungen lassen sich sehr vielfältig weiter- und wiederverwenden. Der PET-Cycle (PET-Recycling-Kreislauf) zeigt den Zyklus einer PET Verpackung.

Bevor eine PET Flasche den Kreislauf verlässt und einer anderweitigen Verwertung zugeführt wird, kann Sie 17-20 Mal wieder gefüllt werden.

PET Recycling, Verwertung, Entsorgung
PET Recycling, Verwertung, Entsorgung

Im Jahr 2009 wurden von der Gesellschaft für Verpackungsmarktforschung eine Statistik erstellt, die die Mengen des Kunststoffabfalls und deren Verwertungswege aufzeigt. Mit der Stoffflussanalysesoftware STAN können diese Stoffströme anschaulich dargestellt werden.

Die stoffliche Verwertungsrate liegt bei Kunststoffabfällen bei 48,4%, die energetische Verwertungsrate ist höher.

Preise für PET am Markt
Preise für PET am Markt

Wenn eine PET Flasche den PET Kreislauf verlässt, wird sie zunächst als Granulat, Mahlgut oder in Ballenform auf dem Markt angeboten. Die Preise variieren täglich und sind unterschiedlich je nach angebotener Form.

Das PET wir dann zur Weiterverarbeitung gekauft und es wird entweder zu Fasern verarbeitet, die dann wiederum zu Textilprodukten werden oder es wird als Verpackungsmaterial, wie Eierkartons eingesetzt oder auch zu Autoteilen oder Computerteilen weiterverarbeitet. Wenn diese Produkte dann das Ende des Produktlebens erreicht haben, landen Sie im Hausmüll und dieser wird hauptsächlich in Müllverbrennungsanlagen verbrannt. Durch den guten Heizwert kann so Energie erzeugt werden.

PET Flaschen können bei hoher Temperatur verbrannt werden, ohne dabei giftige Stoffe zu produzieren. Wenn die Verbrennung aber bei unzureichender Temperatur erfolgt, entstehen giftige Nebenprodukte.

Ist-Situation der Entsorgung von PET

Durch die Vorgaben der Gesetzgebung der EU (Abfallrahmenrichtlinie) und in Deutschland (neues Kreislaufwirtschaftsgesetz) werden die Produzenten von Produkten in die Verantwortung mit einbezogen. Es gibt, durch diese Produktverantwortung, einen Rücknahmezwang. Da PET über lange Zeit hinweg genutzt werden kann und auch durch das Recycling wieder dem Kreislauf zugeführt wird, steht die Entsorgung nach dem Lebenszyklus hier nicht im Vordergrund. Dennoch muss auch PET irgendwann entsorgt werden und dann gibt es, für die Produzenten in Deutschland und Europa, die Möglichkeit das PET an der Rohstoffbörse zu verkaufen.

Die Rücknahme von den nicht mehr nutzbaren PET Flaschen (Pfandflaschen) erfolgt zunächst im Getränkemarkt. Hier endet der Verantwortungsbereich des Verbrauchers. Pfandfreie Getränkeflaschen sollten vom Verbraucher, über das Duale System Deutschland (DSD-„Der grüne Punkt“) in den gelben Wertstoffsäcken oder –tonnen entsorgt werden. Die Getränkeflaschen beider Sammlungen werden daraufhin zu einem zuständigen Entsorgungsunternehmen befördert und dort behandelt.

Die Getränkeflaschen werden entweder in einer Schreddermaschine oder aber in einem Schneckenverdichter zerkleinert. Dieser Vorgang entwertet gleichzeitig auch die PET-Getränkepfandflaschen. Im Anschluss daran wird das Material in Sortieranlagen gebracht.

In diesen Anlagen erfolgt eine automatische Sortierung, bei der sowohl die Fremdstoffe vom Wertstoff PET getrennt werden und als auch PET-bunt und PET-klar wird. Danach wird das Material in Ballen gepresst und entweder dem Kreislauf wieder zugeführt oder gemäß der Verpackungsverordnung vermarktet.

PET hat einen relativ hohen Heizwert. Das macht ihn für die Verbrennung interessant. Die Zementindustrie nutzt gerne Kunststoffe für die Befeuerung von Zementdrehöfen. Wenn die Industriezweige, die PET zur Befeuerung nutzen, nicht mehr oder nicht mehr in dem Maße auf PET zurückgreifen können, könnte es zu Kontroversen kommen.

Der Heizwert von PET entspricht etwa dem Heizwert von Papier, Holz oder Braunkohle. Doch mit einem Heizwert zwischen 4 und 7 kWh/kg gibt es heizwertreichere Alternativen aufzuzeigen.

Alternative Recyclingwege von PET (-Flaschen)

Kunststoffarten, Vergleichsbrennstoffe und Heizwerte
Kunststoffarten, Vergleichsbrennstoffe und Heizwerte

Neben den Hauptsächlichen Verwertungswegen von PET gibt es inzwischen auch kleinere Alternativen. Diese Alternativen Verwertungen machen keinen nennenswerten Anteil an der Gesamtmenge aus und werden auch nur kurz erwähnt. China ist ein großer Abnehmer von PET, das an Rohstoffbörsen gehandelt wird. Dort werden aus den PET Fasern, Textilien hergestellt. Dies ist der gängigste Weg für PET Fasern, die nicht mehr in den Kreislauf zurückgeführt werden.

Eine Gruppe Studenten aus der Schweiz hat ein Projekt entwickelt, das mit zu Hilfenahme von PET Flaschen, Licht in die „Slums“ von ärmeren, asiatischen Großstädten bringt. Hier wird eine PET Flasche mit Wasser und etwas Bleiche gefüllt und der Deckel luftdicht verschlossen. Diese Flasche wird dann durch ein Loch in der Decke der Hütte, zur Hälfte befestigt. Durch die Reflektion des Lichts, das von außen auf die Flasche trifft, erhellt diese Konstruktion den Raum, wie es eine 55 Watt Glühbirne könnte.

Entsorgung von PET mit Hilfe des iGEM Projekts der TU-Darmstadt

Der Mikroorganismus, der in dem iGEM Projekt entwickelt wird, könnte an verschiedenen Stellen des PET-Kreislaufes angesetzt werden:

Der Mikroorganismus kann zunächst nach der Sammlung der PET Flaschen angesetzt werden. Hier wird der Anteil des PET ausgesondert, der nicht mehr für die Wiederverwertung genutzt wird. Aus diesem Anteil werden für gewöhnlich Fasern hergestellt, die für Textilien genutzt werden können oder andere Verpackungen hergestellt, wie Eierkartons oder andere Kunststoffteile wie Computerteile können aus diesem ausgesonderten Kunststoff hergestellt werden.

Von diesem Anteil kann ein Teil für die Entsorgung durch den Mikroorganismus genommen werden.

Der zweite Ansatzpunkt wäre nach der Entsorgung der Produkte, die aus den ausgesonderten PET Flaschen hergestellt wurden. Nach dieser Nutzungsphase werden die Produkte aus PET Flaschen nur noch einer Entsorgung, hauptsächlich durch Verbrennung, zugeführt.

Um hier den Anteil der schädlichen Verbrennung geringer zu halten könnte man den Mikroorganismus als weiteren Entsorgungsweg anbieten und, unter Umständen in Zukunft auch die Verbrennung komplett ersetzen.