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Kunststoffrecycling Experimentalvortrag Oliver Strauch WS 07/08.

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

1 Kunststoffrecycling Experimentalvortrag Oliver Strauch WS 07/08

2 2 Gliederung 1.Einleitung 2.Recycling 3.Kunststoffabfall 4.Werkstoff - Recycling 5.Rohstoff - Recycling 6.Energetische Verwertung 7.Fazit 8.Schulische Relevanz

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

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

5 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 2. Recycling

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

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

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

9 9 3. Kunststoffabfälle

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

11 11 Kunststoffabfälle  Produktionsabfälle  Angüsse….  Siedlungsabfälle  Verpackungen von Lebensmittel…  Transportverpackungen  Kühlschrankverpackungen…  Werkstoffabfälle  Computergehäuse, Autokunststoffteile… 3. Kunststoffabfälle

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

13 13 Mischfraktion Windsichten / Sieben Zerkleinern Sortieren 3. Kunststoffabfälle

14 Demo 1 Windsichter

15 15 Windsichter  Prinzip: „Spreu vom Weizen trennen“  Folien und Fraktionen geringer Dichte werden abgetrennt  Verbraucht kein Wasser  Nur sehr begrenzt einsetzbar Demo 1 3.Kunststoffabfälle

16 Demo 2 Schwimm-Sink- Verfahren

17 17 Schwimm-Sink-Verfahren Kunststoff Dichte  [g/cm 3 ] Polypropylen PP 0, Polyethylen PE 0,91 – 0,95 Polystyrol PS 1,05 Polycarbonat PC 1,19 – 1,24 Polyethylenterephthalat PET 1,37 Demo 2 3. Kunststoffabfälle

18 Versuch 1 SD Verfahren

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

20 20 4.Werkstoff - Recycling

21 21 Werkstoff - Recycling  Physikalisches Recycling  Umschmelzen von Altkunststoffen zu neuen Formteilen  Benötigt sortenreine und saubere Altkunststoffe  Gute Anwendungsmöglichkeiten bei Produktions-, Verarbeitungsabfällen, Transportverpackungen, Landschaftsfolien… 4. Werkstoff - Recycling

22 22 Versuch 2 Polystyrol lösen und wieder aufschäumen

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

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

25 25 Demo 3 Umschmelzen

26 26 Versuch 3 PE aus Tetrapack

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

28 28  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 Versuch 3 4. Werkstoff - Recycling

29 29  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 4. Werkstoff - Recycling Nachteile

30 30 5. Rohstoff - Recycling

31 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 5. Rohstoff - Recycling

32 32 Verfahren  Solvolyse 5. Rohstoff - Recycling

33 33 5. Rohstoff - Recycling

34 34 5. Rohstoff - Recycling

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

36 36 Versuch 4 Pyrolyse

37 37 Pyrolyse  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 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

38 38 Reaktionsabläufe am Beispiel PE Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

39 39 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

40 40 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

41 41 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

42 42 Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

43 43 Versuch 5 Eisenherstellung

44 44 Hochofen  Altkunststoffe ersetzen Teil des Schweröls  Vermischte, verschmutze Altkunststoffe werden verwertet  Nachteil: PVC muss aussortiert werden Versuch 5 5. Rohstoff - Recycling

45 45 Reaktionen im Hochofen Versuch 5 5. Rohstoff - Recycling

46 46 Versuch 5 5. Rohstoff - Recycling

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

48 48 6. Energetische Verwertung

49 49  Verbrennung von Kunststoffen  Kunststoffe haben gleichen Heizwert wie Erdöl  Altkunststoffe werden energetisch verwertet  In Müllverbrennungsanlagen  Bei der Zementherstellung  In Heizkraftwerken 6. Energetische Verwertung Energetische Verwertung

50 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 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 52 Versuch 6 Verbrennen von PVC

53 53 Zersetzen von PVC: Eliminierung Versuch 6 6. Energetische Verwertung

54 54 Versuch 6 6. Energetische Verwertung Verbrennen von PVC: Nachweis von HCl:

55 55  Energetische Verwertung ist ökologisch und ökonomisch unverzichtbar  Für nicht recyclbare Altkunststoffe ist die Verbrennung unter Nutzung des Energiegehalts der einzig vernünftige Verwertungsweg 6. Energetische Verwertung

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

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

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

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

60 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

61 61 Eisenreduktion Direkte Reduktion

62 62 Eisenreduktion

63 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

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