Laut einer neuen Regierungsstudie ist das „fortgeschrittene“ Recycling von Kunststoff unter Einsatz hoher Hitze und Chemikalien kostspielig und ökologisch problematisch

Das Bestreben der Kunststoffindustrie, das Problem des Kunststoffabfalls durch sogenanntes „fortgeschrittenes“ Recycling zu lösen – wobei chemische Zusätze und manchmal extrem hohe Hitze eingesetzt werden, um Abfall wieder in neuen Kunststoff umzuwandeln – ist kostspielig und mit erheblichen Auswirkungen auf die Umwelt verbunden, so eine neue Studie von das National Renewable Energy Lab der Bundesregierung in Colorado.

Regierungsforscher haben zwei herausragende „fortschrittliche“ Technologien – Pyrolyse und Vergasung – als besonders problematisch herausgestellt und erklärt, sie sollten nicht einmal als Recyclingtechnologien mit „geschlossenem Kreislauf“ betrachtet werden. Diese Technologien erfordern große Mengen an Energie und emittieren erhebliche Schadstoffe und Treibhausgase, um weggeworfene Kunststoffe in Öl oder Kraftstoff oder Chemikalien wie Benzol, Toluol und Xylol, synthetische Gase und ein Kohlenstoffkohle-Abfallprodukt umzuwandeln.

Bisher haben 21 Bundesstaaten Gesetze erlassen, die von der US-amerikanischen Kunststoffindustrie angestrebt werden und die fortschrittliches Kunststoffrecycling als Herstellungsprozess und nicht als Abfallentsorgung kategorisieren. Umweltschützer sagen jedoch, dass die Verwendung von Plastikmüll zur Herstellung neuer fossiler Brennstoffe oder Rohstoffe für mehr Plastik die Umwelt zusätzlich schädigt und den Klimawandel verschlimmert.

Andere Formen des chemischen Recyclings schnitten in der neuen Forschung besser ab als Pyrolyse und Vergasung, aber die traditionellere Methode des Recyclings – der Einsatz mechanischer Mittel zum Sortieren, Reinigen, Zerkleinern und Umformen von Kunststoffabfällen – schnitt bei wirtschaftlichen und ökologischen Parametern jedoch besser ab als neue Methoden Es gibt immer noch technische Einschränkungen, fanden die Forscher heraus.

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Insgesamt veranschaulicht die von einem 12-köpfigen Team des Energieministeriums geprüfte Peer-Review-Studie, die die Vorteile und Nachteile aktueller und neuer Technologien für das Recycling untersucht, die großen Herausforderungen, die vor uns liegen, während die Welt nach Möglichkeiten sucht, mit den 400 Millionen Tonnen umzugehen Plastikmüll, der jedes Jahr weltweit erzeugt wird.

Die Menschheit produziert doppelt so viel Plastikmüll wie vor zwei Jahrzehnten, wobei der Großteil davon auf Mülldeponien entsorgt, in Verbrennungsanlagen verbrannt oder in der Umwelt verstreut wird, wobei nur 9 Prozent recycelt werden, so ein letztes Jahr veröffentlichter Bericht der Organisation für wirtschaftliche Zusammenarbeit und Development, eine Gruppe, die entwickelte Nationen vertritt.

„Es gibt viel Arbeit rund um Kunststoffe und es ist ein sehr heißes Thema“, sagte der Forschungsanalyst Taylor Uekert, der Hauptautor der neuen Studie „Technischer, wirtschaftlicher und ökologischer Vergleich von Recyclingtechnologien mit geschlossenem Kreislauf für gängige Kunststoffe“. veröffentlicht am 12. Januar in der Fachzeitschrift Sustainable Chemistry & Engineering der American Chemical Society. „Die Inspiration hier war wirklich, all diese verschiedenen aufstrebenden Recyclingtechnologien zu betrachten und herauszufinden, wie sie im Hinblick auf ökologische, wirtschaftliche und technische Perspektiven konsistent abschneiden.“

Experten sagen, dass Plastik nie für das Recycling konzipiert wurde. Es besteht aus Polymerketten und chemischen Zusätzen, von denen viele giftig sind, die dem Material unterschiedliche Eigenschaften wie Flexibilität, Textur, Klarheit und Farbe verleihen sollen. Die vielfältige chemische Beschaffenheit von Kunststoffabfällen, von denen sich viele nach nur wenigen Minuten Gebrauch vermischen, macht das Recycling noch schwieriger.

Die Forscher untersuchten verschiedene Arten des chemischen Recyclings und konzentrierten sich dabei auf diejenigen, die berechtigterweise als „geschlossene Kreislauflösungen“ betrachtet werden könnten, bei denen Kunststoffabfälle in Ausgangsstoffe für die Herstellung neuer Kunststoffe umgewandelt werden.

Darunter waren Technologien, die mithilfe von Lösungsmitteln, Enzymen, Säuren oder Methanol Kunststoff in seine chemischen Bausteine ​​zerlegen. Sie untersuchten auch verschiedene Arten von Kunststoffen, darunter Polyethylen hoher und niedriger Dichte (HDPE und LDPE), Polyethylenterephthalat (PET) und Polypropylen (PP).

Mit Ausnahme des mechanischen Recyclings befänden sich die vom Team evaluierten Technologien größtenteils in der frühen Entwicklungsphase, darunter einige mit Pilotprojekten, sagte Uekert.

Die chemische Industrie drängt auf Gesetzesänderungen auf Landes- und Bundesebene, die die Pyrolyse oder Vergasung fördern oder die Anforderungen an saubere Luft lockern würden. Die Environmental Protection Agency beschreibt Pyrolyse und Vergasung als hitzeinduzierte thermische Zersetzungsprozesse, obwohl bei der Vergasung etwas Sauerstoff verbraucht wird.

Einige Vorschläge der Industrie stießen auf starken Widerstand vor Ort und von nationalen Umweltgruppen, darunter eine problematische neue Anlage für chemisches Recycling in Ashley, Indiana, eine geplante Anlage in Point Township, Pennsylvania, und eine geplante Anlage zur Umwandlung von Müll und Plastikmüll in Treibstoff in Gary, Indiana.

UN-Diplomaten diskutieren auch über die Rolle des chemischen Recyclings als Teil eines bestehenden Abkommens über gefährliche Abfälle, mit Auswirkungen auf ein vorgeschlagenes globales Abkommen über Kunststoffabfälle, da sich die chemische Industrie für chemisches Recycling als Teil einer „Kreislaufwirtschaft“, ein anderer Begriff dafür, einsetzt geschlossener Kreislauf.

Aber wenn es um Pyrolyse und Vergasung geht, die jeweils auf viel Energie und Wärme angewiesen sind, betrachteten die NREL-Forscher sie nicht einmal als Lösungen mit geschlossenem Kreislauf, da sie in der Regel Kunststoffe in Treibstoff oder andere chemische Rohstoffe und nicht in neuen Kunststoff umwandeln.

Bei der Pyrolyse und Vergasung geht ein Großteil des Kunststoffabfalls im Prozess verloren, weshalb es laut Kritikern schwierig ist, diese Prozesse als Recycling zu bezeichnen. Tatsächlich fanden die Forscher heraus, dass nur 1 bis 14 Prozent des durch diese Prozesse transportierten Kunststoffs als Kunststoff zurückgehalten werden.

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Andere Methoden des chemischen Recyclings können solche Verluste besser verhindern, mit Kunststoffrückhalteraten von 54 bis 95 Prozent, fanden die Forscher heraus. Forscher fanden beispielsweise heraus, dass ein chemischer Prozess, bei dem Ethylenglykol zum Abbau und Recycling von PET-Kunststoff verwendet wird, eine günstigere wirtschaftliche und ökologische Leistung aufwies als andere chemische Recyclingmethoden.

Die wirtschaftlichen und ökologischen Kennzahlen der Pyrolyse und Vergasung sind derzeit zehn- bis hundertmal höher – oder schlechter – im Vergleich zur Verwendung neuer Polymere zur Herstellung von Kunststoff, fanden die Forscher heraus.

Den Forschern zufolge übertrifft das mechanische Recycling mit seinen geringeren Betriebs- und Kapitalkosten alle anderen Recyclingoptionen auf einem statistisch signifikanten Niveau.

Berichte haben ebenfalls gezeigt, dass mechanisches Recycling geringere Treibhausgasemissionen verursacht als chemisches Recycling, Deponierung oder Verbrennung, stellten die Forscher fest.

Dennoch steht das mechanische Recycling vor erheblichen technischen Herausforderungen, einschließlich der gemischten Natur des Angebots an Kunststoffabfällen.

„Wenn irgendwelche Verunreinigungen eindringen, werden diese einfach wieder in den Kunststoff eingeschmolzen, und das bedeutet, dass die Qualität geringer ist“, sagte Uekert.

Dies lässt in der Zukunft möglicherweise Raum für einige chemische Recyclingoptionen, einschließlich der Verwendung von Ethylenglykol, sagte sie.

„Ich denke, es gibt viel Spielraum für die Kombination mehrerer Recyclingoptionen“, sagte sie, beispielsweise durch mechanisches Recycling „der reineren Ströme“ von Kunststoffabfällen und „die Weiterleitung der verunreinigteren Stoffe an eine der chemischen Recyclingoptionen.“

Während die Forscher die wissenschaftlichen Möglichkeiten des Recyclings bewerteten, konzentrieren sich einige Umweltgruppen auf die Reduzierung der Kunststoffherstellung und des Kunststoffverbrauchs und bekämpfen den Vorstoß der chemischen Industrie zum chemischen Recycling.

„Wir nennen das falsches Recycling“, sagte Judith Enck, Gründerin und Präsidentin der Umweltgruppe Beyond Plastics, letzte Woche während eines Webinars zum Thema Kunststoffe und Gesundheit. „Ich bin ein großer Fan von Recycling, aber das Kunststoffrecycling ist ein katastrophaler Fehlschlag. Wir konzentrieren uns auf die Reduzierung der Produktion, Verwendung und Erzeugung von Kunststoffen und nicht auf das Kunststoffrecycling. Wir sind aufgrund der gesundheitlichen Bedenken“ der Kunststoffproduktion sehr motiviert, dies zu tun , Verwendung und Entsorgung, sagte sie.

Eine Studie ihrer Gruppe im vergangenen Jahr ergab, dass der Anteil des Kunststoffrecyclings in den Vereinigten Staaten auf unter 6 Prozent gesunken ist.

Matthew Kastner, ein Sprecher der Kunststoffabteilung des American Chemistry Council, bezeichnete den Bericht als „fleischig“ und fügte hinzu, dass der Rat mehr Zeit brauche, um die Forschung zu analysieren, bevor er Kommentare abgeben könne.

„Im Allgemeinen betrachtet ACC jedoch mechanische und chemische Recyclingtechnologien als komplementär zueinander“, sagte er. „Wenn gebrauchter Kunststoff mechanisch recycelt werden kann, sollte dies der Fall sein. Wenn er nicht für das mechanische Recycling, aber für das chemische Recycling geeignet ist, dann sollte er chemisch recycelt werden.“

Am Donnerstag sagte Kastner, die Studie spiegele nicht den aktuellen Stand der Pyrolyse und Vergasung wider, den die Industrie zusammen mit anderen Formen des fortschrittlichen Recyclings verfolgt.

„In den letzten fünf Jahren wurden fast 7 Milliarden US-Dollar an Investitionen in fortschrittliches Recycling angekündigt oder sind bereits in Betrieb, mit einer prognostizierten Fähigkeit, jährlich über 15 Milliarden Pfund Kunststoff von Mülldeponien fernzuhalten“, sagte er. „Diese Investitionen und technologischen Verbesserungen führen bereits zum Recycling von Kunststoffen, die in über 60 Produkten auf der ganzen Welt verwendet werden, und tragen dazu bei, eine Kreislaufwirtschaft zu schaffen, in der schwer zu recycelnde Kunststoffe immer wieder neu hergestellt werden können.“

Eukert sagte, die Studie gebe Recyclern und politischen Entscheidungsträgern ein Instrument zur Bewertung der Kosten und Vorteile jeder Methode an die Hand.

„Wir wissen, dass die Kosten für Unternehmen, die in Recycling investieren möchten, einer der Hauptgründe für Recycling sind“, sagte Uekert.

Doch die Vergleiche der Studie gehen über reine Kostenfaktoren hinaus und helfen, den Weg zu möglichen Lösungen aufzuzeigen, sagte sie.

„Bei allen Recyclingtechnologien gibt es Kompromisse“, sagte Uekert. „Wir werden nie eine Wunderwaffe haben, die das Problem der Plastikverschmutzung lösen kann. Es gibt da draußen eine Menge spannender Arbeiten. Und ich denke, wenn wir in der Lage sind, diese Technologien zu verbessern und herauszufinden, wie sie funktionieren können.“ In der Synergie gibt es viel Potenzial, um sicherzustellen, dass wir eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe erreichen.“

James Bruggers berichtet über den Südosten der USA und ist Teil des National Environment Reporting Network von Inside Climate News. Zuvor berichtete er für das Courier Journal in Louisville über Energie und Umwelt, wo er als Korrespondent für USA Today arbeitete und Mitglied des Umweltteams des USA Today Network war. Bevor er 1999 nach Kentucky zog, arbeitete Bruggers als Journalist in Montana, Alaska, Washington und Kalifornien. Bruggers‘ Arbeit hat zahlreiche Auszeichnungen erhalten, darunter Best Beat Reporting, Society of Environmental Journalists und den Thomas Stokes Award der National Press Foundation für Energieberichterstattung. Er war 13 Jahre lang Mitglied des Vorstands der SEJ, davon zwei Jahre als Präsident. Er lebt mit seiner Frau Christine Bruggers in Louisville.