Von Plastik zu Treibstoff

Hintergrund

Plastik. Ein revolutionärer Stoff, welcher der Menschheit riesige Fortschritte brachte, doch auch große Nachteile. Mit der Entdeckung von Plastik, konnten teure Naturprodukte nachgeahmt werden und wurden so niedrigeren Sozialschichten zugänglich gemacht. Anfangs wurde der Kunststoff sogar als Naturschützer angepriesen, da die Substitution von immer knapper werdenden Ressourcen, sowie auch gefährdete Tiere (Elefanten für ihr Elfenbein und Schildkröten), der Natur Erholung verschaffen sollte1. Das vielfältige Material eroberte zudem den medizinischen Markt, wodurch Behandlungen um einen immensen Betrag günstiger wurden. Auch der Lebensmittelsektor konnte sich über länger haltbare Produkte durch Plastikverpackungen freuen und die Elektrifizierung der Welt wurde durch Plastik Isolatoren angefeuert.

Polymere sind lange molekulare Ketten in bestimmten Anordnungen, welche hauptsächlich aus fossilen Kohlenstoff-Ressourcen produziert werden1. Diese langen Ketten und Anordnungen, geben den Polymeren eine unglaubliche Langlebigkeit. Was zunächst vorteilhaft klingt, wird in der Natur zum Verhängnis. Die ersten Sichtungen von Plastik Ansammlungen im Meer, datieren zu den 1960ern zurück, seitdem ist die Stimmung gekippt. Heute gelangen jedes Jahr Schätzungen zufolge 4,8 bis 12,7 Milliarden tonnen Plastikmüll in die Ozeane2. Dort gefährdet es marine Tiere, welche oft am Plastik ersticken, innere und äußere Verletzungen erleiden oder an anderen Folgeschäden sterben. Durch die Bioakkumulation gelangt das Plastik schließlich auch auf unsere Teller, wo man sich um schädliche Stoffe sorgt. Auch konnte nachgewiesen werden, dass Plastik Karzinogene und andere toxische Chemikalien ins Erdreich und so ins Grundwasser abgeben, was weitere Risiken für menschliche und ökologische Gesundheit birgt3.

Im Jahr 1950 lag die weltweite jährliche Produktion von Kunststoff noch bei 1,5 Mio Tonnen. 2015 waren es dagegen schon 322 Mio. Tonnen. Allein in Deutschland sind 2017 um die 6,15 Mio Tonnen Plastik angefallen, wovon 53% zur Energiegewinnung verbrannt wurden (BMU). Weltweit ist diese Rate deutlich geringer, zumeist sind Deponien oder der Ozean via Fluss vermeindliche Endstationen, Recycling meist eher unwahrscheinlich.

Eine mögliche Lösung: Plastik wieder in vielseitig brauchbare, wenn auch fossile Rohstoffe verwandeln. Dies schafft eine sauberere Alternative zur Deponierung oder Verbrennung.

Innovation

Die linearen Ketten oder Verzweigungen der Makromolekühle des Plastiks, können durch ein bestimmtes Verfahren gelöst werden. Um dies zu bewerkstelligen, bedient man sich der Pyrolyse. Doch was ist Pyrolyse?

Plastikpyrolyse (Pyro = Feuer; Lysis = Zerfall) beschreibt den Prozess, bei dem die molekulare Struktur der Kohle- und Wasserstoffketten unter Hitzezufuhr aufgelöst werden. Das dabei gewonnene Destillat kann als Treibstoff eingesetzt werden. Wir haben es einfach einmal ausprobiert und einen Pyrolyse Ofen gebaut.

Voraussetzung für das Verfahren der Pyrolyse ist ein luftdichter Reaktor, in dem vorzugsweise zerkleinertes Plastik erhitzt wird. Ohne die Zufuhr von Sauerstoff wird die Vergasung bedingt und die Verbrennung des Kunststoffes verhindert. Denn Ziel ist keine thermische Verwertung zur Energiegewinnung, sondern das Auflösen der makromolekularen Struktur des Plastiks, die Destillation des dabei enstehenden Gases und dadurch schließlich die Gewinnung des im Plastik enthaltenen Öl/Benzin/Diesel. Das Verfahren ist weder hoch komplex, noch verlangt die einfache Durchführung teure Anschaffungen. In eigenen Versuchen konnte das Verfahren erfolgreich in kleinem Maßstab umgesetzt werden und bietet mit einfachen Handgriffen großes Optimierungspotenzial.

Potentzial

Das ökologische Potenzial ist keineswegs heuchlerisch. Zwar wird der gewonnene Kraftstoff wieder verbrannt, was CO2-Ausstoß zur Folge hat, jedoch bedeutet das Verbrennen dieser Treibstoffe weniger Verbrennung von zusätzlich hergestellten konventionellen Treibstoffen. Bei jährlich mehreren Mio. Tonnen Plastikabfällen allein in Deutschland und Konversionsraten von einem Liter Pyrolyseöl pro kg Plastik ist das ein beträchtlicher Anteil. Nachteilig an dem Verfahren ist, dass es relativ energieaufwändig ist. Der Prozess verlangt, besonders in großem Stil, nicht unerhebliche Mengen an Energie zur Aufbereitung des Materials. Den Prozess mit „dreckiger“ Energie zu füttern, würde den „ökologischen“ Aspekt der Pyrolyse mindern. Ein nächster Schritt ist somit, die Versuchsanlage mit einer erneuerbaren Energiequelle zu verknüpfen.

Quellen:

1 https://www.sciencehistory.org/the-history-and-future-of-plastics

2 https://www.wwf.de/themen-projekte/meere-kuesten/plastik/unsere-ozeane-versinken-in-plastikmuell/plastikmuell-im-meer-die-wichtigsten-antworten#:~:text=Eine%20derzeitige%20Sch%C3%A4tzung%20des%20globalen,entspricht%20einer%20Lastwagenladung%20pro%20Minute.

3 https://www.boell.de/sites/default/files/2020-03/Plastik_und_Gesundheit.pdf