Experimentalvortrag Oliver Strauch WS 07/08

Präsentation zum Thema: "Experimentalvortrag Oliver Strauch WS 07/08"—  Präsentation transkript:

1 Experimentalvortrag Oliver Strauch WS 07/08
Kunststoffrecycling Experimentalvortrag Oliver Strauch WS 07/08

2 Gliederung Einleitung Recycling Kunststoffabfall Werkstoff - Recycling
Rohstoff - Recycling Energetische Verwertung Fazit Schulische Relevanz

3 1. Einleitung Warum Recycling? Ressourcen sind begrenzt
Rohstoffe werden teurer Umweltschutz ……

4 …. 1. Einleitung Wohin mit dem ganzen Müll?

5 2. Entwicklung des Recycling
1970 fürchtete man im eigenen Abfall zu ersticken Deponien sicherer und Verbrennungsanlagen sauberer Abfälle sind Wertstoffe Ressourcenschonung durch Abfallverwertung Müll vermeiden, wenn nicht möglich, ihn verwerten und erst wenn verwerten nicht möglich ist, ihn deponieren

6 Produktverantwortung
2. Recycling Wenig Produktionsabfälle und umweltverträgliche Verwertung bzw. Beseitigung der Reststoffe Produktverantwortung erstmals 1991 in der Verpackungsverordnung Rücknahmepflicht für gebrauchte Verpackungen.

7 Duales System Deutschland
2. Recycling Heutige DSD entstand aus dem 1990 gegründeten grünen Punkt Gegründet um Hersteller und Vertreiber bei Erfüllung der Verwertungspflicht zu entlasten

8 Verpackungsverordnung ´98
2. Recycling 60 % der Altkunststoffe sind zu verwerten davon 60 % werkstofflich, also 36 % der gesamten Altkunststoffe Energetische Verwertung wird zugelassen

9 3. Kunststoffabfälle

10 Kunststoffabfälle 2003 3. Kunststoffabfälle In Deutschland 4,01 Mio. Tonnen Kunststoffabfälle Davon wurden fast 60 % verwertet

11 Kunststoffabfälle Produktionsabfälle Siedlungsabfälle
Angüsse…. Siedlungsabfälle Verpackungen von Lebensmittel… Transportverpackungen Kühlschrankverpackungen… Werkstoffabfälle Computergehäuse, Autokunststoffteile…

12 3. Kunststoffabfälle Sammeln und Sortieren Grundsätzlich alle Altkunststoffe sortenrein sammeln zu teuer Sammelstellen für Styropor, Transportverpackungen, Fensterrahmen… Kleinteilige Kunststoffverpackungen aus dem Hausmüll werden gemischt gesammelt

13 Mischfraktion Windsichten / Sieben Zerkleinern Sortieren
3. Kunststoffabfälle Mischfraktion Windsichten / Sieben Zerkleinern Sortieren

14 Demo 1 Windsichter

15 Windsichter Prinzip: „Spreu vom Weizen trennen“
Demo Kunststoffabfälle Prinzip: „Spreu vom Weizen trennen“ Folien und Fraktionen geringer Dichte werden abgetrennt Verbraucht kein Wasser Nur sehr begrenzt einsetzbar

16 Demo 2 Schwimm-Sink- Verfahren

17 Schwimm-Sink-Verfahren
Demo Kunststoffabfälle Schwimm-Sink-Verfahren Kunststoff Dichte  [g/cm3] Polypropylen PP 0, Polyethylen PE 0,91 – 0,95 Polystyrol PS 1,05 Polycarbonat PC 1,19 – 1,24 Polyethylenterephthalat PET 1,37

18 Versuch 1 SD Verfahren

19 Versuch 1 3. Kunststoffabfälle
SD steht für „selective dissolution“ : Selektives Auflösen Mit Xylol als Lösungsmittel können PE, PS, PP, PET und PVC getrennt werden Temperatur wird schrittweise erhöht Sehr sauberes Kunststoffpulver wird erhalten ~ 160 °C PVC ~ 145 °C PET ~ 125 °C PP ~ 110 °C PE ~ 20 °C PS

20 4.Werkstoff - Recycling

21 Werkstoff - Recycling Physikalisches Recycling
Umschmelzen von Altkunststoffen zu neuen Formteilen Benötigt sortenreine und saubere Altkunststoffe Gute Anwendungsmöglichkeiten bei Produktions-, Verarbeitungsabfällen, Transportverpackungen, Landschaftsfolien…

22 Versuch 2 Polystyrol lösen und wieder aufschäumen

23 Versuch 2 4. Werkstoff - Recycling
Polystyrol ist unpolar und bei Essigsäureethylester überwiegt der unpolare Teil „Ähnliches löst in Ähnlichem“ Polymerstruktur bleibt erhalten

24 Versuch 2 4. Werkstoff - Recycling
Pentan ist ein schlechtes Lösungsmittel für Polystyrol Pentan kann das Zusammenlagern der Polymere nicht verhindern, Polystyrol fällt aus Eingelagertes Pentan verdampft und bläht die Poren auf Man erhält wieder eine Schaumstruktur Styropor 200fach vergrößert

25 Demo 3 Umschmelzen

26 Versuch 3 PE aus Tetrapack

27 Versuch 3 4. Werkstoff - Recycling
Polyethylen ist sehr beständig gegen Wasser, Säuren und Laugen Tetrapack ist ein Verbundstoff aus Papier, Aluminium und Farbstoff

28 Versuch 3 4. Werkstoff - Recycling
Polyethylen und Tert.-butylbenzol sind beide unpolar „Ähnliches löst sich in Ähnlichem“ Bei Ethanol überwiegt der polare Teil des Moleküls Polyethylen löst sich nicht in Ethanol und fällt aus

29 Nachteile Schwierig sind gemischte Altkunststoffe
4. Werkstoff - Recycling Nachteile Schwierig sind gemischte Altkunststoffe PVC zersetzt sich, bevor PP seine Erweichungstemp. erreicht hat. Gemeinsames Verarbeiten unmöglich Downcycling (Eigenschaftsverschlechterung) Sammeln, Sortieren und Reinigen sind sehr kostenintensiv Aufwand übersteigt den erzielbaren Nutzen

30 5. Rohstoff - Recycling

31 Rohstoff - Recycling Chemisches Recycling
Altkunststoffe werden in Ausgangssubstanzen oder in chemische/petrochemische Rohstoffe gespalten Können wieder zu Herstellung von Kunststoffen oder anderer Produkte verwendet werden

32 Verfahren 5. Rohstoff - Recycling Solvolyse

33 5. Rohstoff - Recycling

34 5. Rohstoff - Recycling

35 Hydrierung Die Altkunststoffe werden bei 400 °C abgebaut
5. Rohstoff - Recycling Hydrierung Die Altkunststoffe werden bei 400 °C abgebaut Hydrierung der Abbauprodukte bei 300 bar Man erhält flüssige, gesättigte Kohlenwasserstoffe

36 Versuch 4 Pyrolyse

37 Pyrolyse Mit hoher Temperatur werden C-H und C-C Bindungen gespalten
Versuch Rohstoff - Recycling Mit hoher Temperatur werden C-H und C-C Bindungen gespalten Bei Pyrolyse von PE/PP/PS, entstehen Alkane, Alkine und Aromaten Verhältnis Gas : Öl ≈ 1:1 Katalysatoren senken Pyrolysetemperatur auf 500 °C

38 Reaktionsabläufe am Beispiel PE
Versuch Rohstoff - Recycling Reaktionsabläufe am Beispiel PE

39 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

40 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

41 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

42 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

43 Versuch 5 Eisenherstellung

44 Hochofen Altkunststoffe ersetzen Teil des Schweröls
Versuch Rohstoff - Recycling Altkunststoffe ersetzen Teil des Schweröls Vermischte, verschmutze Altkunststoffe werden verwertet Nachteil: PVC muss aussortiert werden

45 Reaktionen im Hochofen
Versuch Rohstoff - Recycling Reaktionen im Hochofen

46 Versuch 5 5. Rohstoff - Recycling

47 Vorteile Produkte unterliegen keinen Anwendungsbeschränkungen
5. Rohstoff - Recycling Vorteile Produkte unterliegen keinen Anwendungsbeschränkungen Gemischte Kunststoffe können genutzt werden Sortieren und Reinigen entfällt

48 6. Energetische Verwertung

49 Energetische Verwertung
Verbrennung von Kunststoffen Kunststoffe haben gleichen Heizwert wie Erdöl Altkunststoffe werden energetisch verwertet In Müllverbrennungsanlagen Bei der Zementherstellung In Heizkraftwerken

50 Vorteile / Nachteile Kein Reinigen und Sortieren nötig
Umwelt- oder arbeitshygienisch bedenkliche Altkunststoffe werden verwertet Kunststoffe mit engem Verbund zu anderen Materialien werden verwertet Giftige Gase Hohe Kosten für Abgasreinigung

51 PVC 6. Energetische Verwertung Kein anderer Kunststoff lässt sich so gut verarbeiten und ist so vielseitig anwendbar wie PVC PVC wirft erhebliche Entsorgungsprobleme auf

52 Versuch 6 Verbrennen von PVC

53 Zersetzen von PVC: Eliminierung
Versuch Energetische Verwertung Zersetzen von PVC: Eliminierung

54 Verbrennen von PVC: Nachweis von HCl:
Versuch Energetische Verwertung Verbrennen von PVC: Nachweis von HCl:

55 Energetische Verwertung ist ökologisch und ökonomisch unverzichtbar
Für nicht recyclbare Altkunststoffe ist die Verbrennung unter Nutzung des Energiegehalts der einzig vernünftige Verwertungsweg

56 7. Fazit 7. Fazit Grundsätzlich existiert heute für jeden Altkunststoff ein geeignetes Verwertungsverfahren

57 Aber… Finden die Rezyklate einen Markt? Vorkommen der Altkunststoffe?
7. Fazit Finden die Rezyklate einen Markt? Vorkommen der Altkunststoffe? Steht den hohen Kosten ein entsprechender Umweltnutzen entgegen? Werden die politischen Regeln erfüllt?

58 8. Schulrelevanz Aktuelles und politisch wichtiges Thema Praxisnah
Umweltschutz / Klimaschutz Fächerübergreifende Zusammenhänge Chemie/Powi (Wie reagiert die Wirtschaft auf Gesetze der Politik)

59 Hessischer Lehrplan G8 7G.1: Mülltrennung
8. Schulrelevanz Hessischer Lehrplan G8 7G.1: Mülltrennung GK11.1/LK11.1: Kunststoffabfälle, Pyrolyse GK11.2/LK11.2: Kunststoffe, Umweltprobleme bei der Herstellung und Entsorgung

60 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

61 Eisenreduktion Direkte Reduktion

62 Eisenreduktion

63 "Seveso"-Dioxin 1976 Chemieunfall in Seveso
Überhitzung bei Herstellung von Trichlorphenol 2,3,7,8-Tetrachlordibenzo[1,4]dioxin (TCDD) freigesetzt mal gifitger als Zyankali

64