Let's talk about it

Unsere Herausforderung für die nächsten Jahrzehnte

Von Dr. Michael Londesborough

Es liegt in der menschlichen Natur, alles haben zu wollen. Vielleicht unvernünftig, aber dennoch eine treibende Kraft. Unsere Spezies hat sich darin ausgezeichnet, sich das Unmögliche vorzustellen und es dann durch harte Arbeit und Innovation zu verwirklichen. Vom Steinwerkzeug bis zum Siliziumchip hat der menschliche Erfindungsreichtum eine Lösung nach der anderen für die Herausforderungen geliefert, mit denen wir konfrontiert wurden. Ein guter Grund, optimistisch zu bleiben, was die Macht von Wissenschaft und Technologie betrifft, um (fast) jedes Problem zu überwinden.

Die derzeit größte Herausforderung für die Menschheit besteht darin, eine wachsende Weltbevölkerung mit den verfügbaren Ressourcen zu versorgen. Integraler Bestandteil dieser Herausforderung sind Energie und Materialien. Nicht nur, woher unsere Energie und Materialien kommen werden, sondern, was ebenso wichtig ist, wie wir die Umweltauswirkungen unseres Verbrauchs – Verschmutzung und Abfall begrenzen können. Wie können wir unsere Autos antreiben, die Industrie mit Energie versorgen, und die Dinge herstellen, die wir brauchen, und gleichzeitig eine nachhaltige Umwelt erhalten, in der wir leben können? In vielerlei Hinsicht ist dies die zentrale Frage für Strategen in der petrochemischen Industrie. Wie können wir weiterhin von dem unglaublichen Wertschöpfungspotenzial der Kohlenwasserstoffe (einer Ressource par excellence) profitieren ohne mehr Kohlenstoff in unsere Atmosphäre, oder Polymere in unsere Meere und Deponien zu bringen?

Es gibt zwei Möglichkeiten, um über diese Herausforderung nachzudenken. Entweder „zu schwer, gib auf“ oder „klingt spannend, lass es uns versuchen!“ Die Erklärung von ORLENUnipetrol, bis 2050 eine Kohlenstoffneutralität anzustreben (als das erste petrochemische Unternehmen in Mitteleuropa), erfüllt mich mit Hoffnung und Begeisterung, dass wir in ein neues Zeitalter strategischer und technologischer Innovationen eintreten, die uns helfen werden, die vor uns liegenden Herausforderungen erfolgreich zu meistern. Es wird eine spannende Fahrt werden!

Ein kritischer Aspekt einer solchen Strategie ist die Frage, was mit dem Kunststoffabfall geschehen soll. Wir leben im Zeitalter der Polymere, in dem diese synthetischen Wundermaterialien vielen Branchen enorme Vorteile bringen, von der Gewährleistung des sicheren Transports von Blut über die Gewichtsreduzierung unserer Fahrzeuge bis hin zur Ermöglichung der 3D-Druckertechnologie. Kunststoffe sind hier, um zu bleiben. Die Nachfrage und die Produktion nehmen zu. Was wir brauchen, sind Innovation und Umsetzungen im Bereich des Kunststoffrecyclings und/oder der Regeneration. Wir müssen unsere Mechanismen verfeinern, um zu recyceln und wiederzuverwenden, oder zu verbrennen und die innere Energie zurückzugewinnen. Unser Wundermaterial muss „zirkulär“ werden, wie es im Wirtschaftsjargon heißt, und viele interessante Menschen und Unternehmen arbeiten an diesem Ziel. ORLENUnipetrol ist auf diesem Gebiet sehr aktiv, und es war mir eine persönliche Freude, im Jahr 2020 ein Teil davon zu sein. Die Serie „Let’s talk about it“ ist ein von ORLENUnipetrol angetriebenes Projekt auf YouTube - Plattform, in dem wir mit den Machern sprechen, die sich für eine effiziente Nutzung und Gestaltung von Kunststoffen, Forschung und Entwicklung sowie Recycling einsetzen. Von der Beschreibung der Eigenschaften verschiedener Polymere bis hin zum pyrolytischen Recycling von Kunststoffabfällen versuchen wir, alle Aspekte der Öffentlichkeit zugänglich zu machen und jede Perspektive abzudecken. Als sich im Rahmen der Prager Innovationswoche die Gelegenheit ergab, sich mit vier ehemaligen LTAI-Gästen, allesamt Experten für Kunststoffe, an einem Tisch zu treffen, setzten wir uns in der Kotelna 55 in Karlin zusammen und diskutierten.

Unsere Gäste waren: Vojtěch Vosecký, Mitbegründer des Instituts für Kreislaufwirtschaft; Robert Suchopa, ein Wissenschaftler der Forschungs- und Bildungseinrichtungen UniCre von ORLENUnipetrol und Leiter des Projekts PYREKOL zur Pyrolyse von Kunststoffabfällen; Jiří Kotek, der Direktor für Makromolekulare Chemie der Akademie der Wissenschaften und Vorsitzender der European Plastics Federation ist; und Aleš Bláha, Mitglied des Verwaltungsrats der Prager Dienstleistungen und Direktor der thermischen Müllverwertungsanlage Malešice.

Um unsere Gäste in den Kontext des Lebenszyklus von Kunststoffen zu stellen: Jiří Kotek ist bei der Entstehung des Materials dabei, Vojtěch ist der Assistent des Materials während seiner Lebensdauer, und Robert und Aleš sind am Ende beteiligt, an den Scheiterhaufen der Kunststoffe.

Vojtěch Vosecký, sieht das Ziel der Gesellschaft darin, „die Gesamtemission, die wir als Menschheit produzieren, zu reduzieren. Und Kunststoffe spielen dabei eine große Rolle“. Und dass „man eine Menge dagegen tun kann, von einem zirkulären Standpunkt aus gesehen, aus der Sicht eines Designers, aus der Sicht eines Herstellers“. Er ist der Meinung, „dass es eine Überproduktion und einen Überkonsum von Einweg- und oft nicht recycelbarem Kunststoff gibt, insbesondere bei Verpackungen nach Gebrauch“. Und obwohl hier in Europa viel Arbeit und Anstrengung unternommen wird, um die Situation zu lösen, „sind die Dinge besonders schlecht wenn Sie nach Indonesien oder China gehen, wo es keine so effektiven Abfallwirtschaftssysteme wie hier gibt“. In Europa, ist er der Meinung, „sind die Schwierigkeiten beim Recycling eine Frage des Preises und nicht der Technologie“.

Vojtěch warnt auch davor, dass „wir beim Ersatz von Kunststoffen vorsichtig sein müssen, da die Heilung oft sogar schlimmer sein kann als die Krankheit“.

Gemäß Vojtěch besteht die Priorität darin, „die Kontrolle über unsere Kunststoffe nicht zu verlieren und sie in der Umwelt verschwinden zu lassen. Wir brauchen eine Kreislaufwirtschaft aus der Perspektive der Unternehmen, der Städte und der Haushalte, in der wir Kunststoffe auf eine kreislaufgerechtere Weise verwenden können. Kunststoffe können so entworfen und hergestellt werden, dass sie recycelt werden können, oder sie können aus recycelten Materialien hergestellt werden“.

Die europaweiten Erfahrungen von Vojtěch mit Best Practices in diesen Bereichen haben ihm sehr deutlich gemacht, dass die richtigen Anreize vorhanden sein müssen, um den Erfolg zu pflegen. Eines der größten Hindernisse, dass den Fortschritt bei der Umsetzung der Zirkularität von Kunststoffen behindert, ist die Abfallentsorgung auf Mülldeponien. „Mülldeponien sind sehr billig. Es geht also um die nationalen Regierungen, ob sie sie besteuern oder nicht. Das wird sich in der Tschechischen Republik bald ändern, aber wir liegen hinter anderen Ländern wie Deutschland, die diese Schritte bereits schon in den 90er Jahren gemacht haben, zurück“. Zusätzlich zur Schaffung der entsprechenden Anreize, erinnert uns Vojtěch daran, dass wir, um den Kreislauf zu schließen, Anreize für die Hersteller schaffen müssen, die Verantwortung für ihre Geschäftsmodelle zu übernehmen, und [hinsichtlich Recycling] müssen wir uns nicht auf 30 oder 40 Prozent Sammlung konzentrieren, sondern auf 100 Prozent“.

Als Wissenschaftler versteht Robert Suchopa, dass „wir durch den Einsatz von Kunststoffen mechanische Eigenschaften erreichen können, die andere Materialien nicht liefern können“. Gleichzeitig erkennt er die Notwendigkeit für eine Verhaltensänderung, hinsichtlich wie wir Kunststoffe herstellen, verwenden und recyceln. In der Tat gibt ihm seine eigene Arbeit bei ORLENUnipetrol die Zuversicht, dass man „aus einem Kilo Kunststoffabfall 60, 70 Prozent des Wertes gewinnen kann, entweder als Gas oder als gasförmige oder flüssige Phasen [verwertbare Kohlenwasserstoffe]“.

Um eine solche Rückgewinnung des Wertes zu erreichen, verwendet Robert die Pyrolysentechnik. Um den Prozess einfach zu erklären: „Kunststoffabfall wird erhitzt, man entfernt den Sauerstoff und bei erhöhten Temperaturen finden Reaktionen statt, die am Ende ein kohlenwasserstoffreiches Produkt ergeben. Je nachdem, welche Temperatur wir wählen, erhalten wir entweder die leichtesten Moleküle, welche gasförmig sind, oder wenn wir die Temperaturen auf ungefähr 600, 700 Grad senken, erhalten wir flüssige Kohlenwasserstoffprodukte. Und dann liegt es an uns, was wir mit diesen Produkten machen, denn es handelt sich im Grunde genommen um die gleichen Chemikalien (Ethylen, Propylen, Benzol, etc.) wie sie in petrochemischen Unternehmen raffiniert und verarbeitet werden“.

Der Vorteil von Roberts Recycling-Methode der Pyrolyse besteht darin, dass fast jedes Kunststoffpolymer eingesetzt werden kann und sie nicht übermäßig empfindlich gegenüber Verunreinigungen ist. Die Herausforderung liegt in der Investition und der Skalierung der Nutzung, wie er erklärt: „Mein Büro befindet sich in der Raffinerie von ORLENUnipetrol in Litvínov, der größten Raffinerie und petrochemischen Anlage in Mitteleuropa. Allein dieser Komplex verarbeitet 6 Millionen Tonnen Rohöl pro Jahr. Daraus produzieren wir 5 Millionen Tonnen Kraftstoff und Millionen Tonnen Petrochemikalien. Wenn wir 10 Prozent unserer Produktion durch recyceltes Material ersetzen, reden wir über die Produktion von hunderttausend Tonnen Petrochemikalien aus Abfall. Und dafür müsste man 250.000 Tonnen an Kunststoffabfällen verwalten, was derzeit das gesamte System der gelben Tonne in der Tschechischen Republik ausmacht“. Der Appetit ist also da, aber der Kunststoffabfall ist zu dezentral, damit es funktioniert. Anscheinend schließt sich Robert der Forderung von Vojtěch an, einen größeren Prozentsatz an Kunststoffabfällen zu sammeln, um eine Pyrolyse in wirtschaftlichem Umfang betreiben zu können.

Jiří Kotek fordert uns alle dazu auf, dass wir alle mehr Verantwortung für unsere Nutzung von Kunststoffen übernehmen, „denn er ist sich sicher, dass es in den meisten Anwendungen keine bessere Alternative zu Kunststoffen gibt. Was wir aber ändern müssen, ist unser Verhalten. Fast 40 Prozent der Kunststoffproduktion werden als Verpackungsmaterialien verwendet, und da gibt es das Problem! Wir müssen also unser Verhalten ändern“.

Jiří entwickelt unter anderem den Einsatz von Mikrowellenenergie zum Recycling von Kunststoffen. Als er sich in seinen wissenschaftlichen Hintergrund vertiefte, erklärte er, „dass es grundsätzlich zwei Arten von Kunststoffen gibt, Thermoplaste und Duroplaste. Die Thermoplaste machen den Großteil der Verpackungsmaterialien aus. Sie können bei erhöhten Temperaturen wieder aufgeschmolzen werden. Diese Eigenschaft ist die Grundlage für die erste Art des Recyclings, das sogenannte mechanische oder stoffliche Recycling, bei dem das Material einfach wieder aufgeschmolzen und pelletiert wird, und die Pellets dann mit herkömmlichen Methoden weiterverarbeitet werden. Es ist der einfachste Weg, allerdings gibt es zwei Hauptanforderungen. Die erste ist, dass das Material richtig ausgewählt werden muss, nur ein Material/Polymertyp, und gleichzeitig muss es sauber sein. Und der Hauptnachteil besteht darin, dass die Ketten der Polymermoleküle bei der thermomechanischen Verarbeitung Umwandlungen durchlaufen, die die Länge der Makromoleküle verkürzen, und damit ihre Eigenschaften verschlechtern“. Bei PET-Flaschen, beispielsweise, wurden viele der technologischen Probleme gelöst, und die Methodik so verfeinert, dass „wir vollständig recycelte PET-Flaschen aus alten Flaschen herstellen, und den Kreislauf schließen können“. Ähnliche Erfolge werden derzeit beim Recycling von Polyethylen mit hoher Dichte und Polyethylen mit niedriger Dichte und Polypropylen erzielt. Aber das Ausgangsmaterial muss geordnet und sauber sein. „Eine zweite Möglichkeit ist das chemische Recycling, bei dem das Polymer in seine Grundbausteine, die Monomere, zerlegt wird“. Dies ist für die meisten Polykondensate und für PET möglich, und erfordert kein so sauberes Ausgangsmaterial. „Es gibt auch Methoden der Pyrolyse und Vergasung durch Pyrolyse, die Robert erwähnt. Und schließlich, wenn nichts anderes möglich ist, können wir die Energie aus dem Abfall durch Verbrennung zurückgewinnen“.

Diese endgültige Bestimmung der Kunststoffabfälle, die Verbrennung und die Rückgewinnung von Energie aus Abfall, ist die Aufgabe von Aleš Bláha. Er ist ein großer Befürworter einer verantwortungsvollen Nutzung von Kunststoffen und, wo möglich, eines effektiven Materialrecyclings. Nach eigenem Bekunden sollten seine Anlagen eine letzte Anlaufstelle für Kunststoffe sein. Er befürwortet die Produktion von weniger Typen von Polymeren. Diejenigen, die leicht recycelt werden können. Derzeit „können nur etwa 20 bis 30 Prozent der in den gelben Tonnen gesammelten Kunststoffe recycelt werden. 70 Prozent, vielleicht 80 Prozent, davon werden verbrannt oder landen auf Deponien“.

Natürlich gibt es noch viel zu tun. Aber die Technologie und der Wille scheinen vorhanden zu sein.