VON Benedikt Schrage IN UmweltWas hat die Herstellung von Plastik mit dem Gasverbrauch zu tun?
Nach Berechnungen eines 2022 veröffentlichten Berichts auf Basis von Eurostat-Daten für das Jahr 2020 entfielen rund 22 Prozent des industriellen Verbrauchs von fossilem Gas in der EU auf die Kunststoffproduktion.
Für das Jahr 2020 entsprach die Kunststoffproduktion nach denselben Berechnungen rund neun Prozent des gesamten Endverbrauchs von fossilem Gas in der EU. Der Bericht ordnet den größten Anteil dieses Energieeinsatzes der Herstellung von Kunststoffverpackungen zu; Kunststoffverpackungen machten in den verwendeten Marktdaten für 2020 rund 40 Prozent des europäischen Kunststoff-Endmarktes aus.
Auf Basis dieser Daten modelliert der Bericht außerdem ein Szenario, in dem eine Reduktion von Kunststoffverpackungen um 50 Prozent und eine Recyclingquote von 90 Prozent den Verbrauch von fossilem Gas auf EU-Ebene gegenüber dem zugrunde gelegten Referenzjahr rechnerisch um rund 6,2 Milliarden Kubikmeter verringern würde.
Bis dahin ist es allerdings noch ein weiter Weg.
Wie hängen Gasverbrauch und Kunststoffproduktion zusammen?
Kunststoff zählt zu den derzeit am häufigsten verwendeten Materialien. Die Einsatzgebiete reichen von A wie Automobilindustrie bis zu Z wie Zahnfüllung.
Es existieren unterschiedlichste Plastiktypen mit verschiedenen Eigenschaften für jeden erdenklichen Zweck. Vorteile wie die vielseitige Verwendbarkeit und die relativ günstige Herstellung von Plastik führten in den letzten Jahren zu einer regelrechten Kunststoff-Explosion, vor allem in der Verpackungsindustrie.
Mittlerweile werden Plastikprodukte jedoch zunehmend kritischer betrachtet. Gelangen Kunststoffabfälle unkontrolliert in die Umwelt, können sie Ökosysteme belasten. Wie gut Kunststoffabfälle recycelt werden können, hängt unter anderem von der Kunststoffart, enthaltenen Additiven, Materialkombinationen, der Sortierbarkeit und dem verfügbaren Recyclingverfahren ab.
Die konventionelle Herstellung petrochemischer Kunststoffe benötigt fossile Rohstoffe und Energie. Nach Berechnungen auf Basis von Eurostat-Daten entfiel 2020 ein erheblicher Anteil des industriellen Verbrauchs fossilen Gases in der EU auf die Kunststoffproduktion. Nach Angaben der Deutschen Umwelthilfe wurden für die Herstellung von Einweg-Plastikflaschen in Deutschland jährlich rund 438.000 Tonnen Rohöl und Erdgaskondensate eingesetzt.
Warum ist der Gasverbrauch in der Kunststoffproduktion so hoch?
Bei der Herstellung von Plastik wird eine Vielzahl kleiner Bausteine (Monomere) durch verschiedene chemische Reaktionen (Polymerisation, Polykondensation, Polyaddition) schrittweise zu langen Ketten, den Polymeren, aneinandergefügt. Bis in die 1960er Jahre wurden die Monomere in erster Linie aus Kohle gewonnen, heute fast ausschließlich aus Erdöl oder Erdgas.
Hinzu kommt, dass in den letzten 20 Jahren die Prozessbeheizung vermehrt von elektrischem Strom auf Gas umgestellt wurde. Trockner für Kunststoffgranulate, Extruder, Spritzgießmaschinen, Temperiergeräte und Thermoschweißmaschinen verbrauchen ebenso Gas wie:
- Spezialbrennerleisten zum Behandeln von Kunststoffoberflächen,
- Lufttrockner zur Vermeidung von Taupunktunterschreitungen und Kondenswasserbildung an gekühlten Maschinen oder
- Wirbelschichten zum Reinigen mit Kunststoffrückständen beschichteter Werkzeuge.
Gegenüber elektrischer Energie kann die direkte Nutzung von Erdgas bestimmte Umwandlungsschritte vermeiden. Ob daraus gegenüber einer elektrischen Beheizung geringere Treibhausgasemissionen resultieren, hängt jedoch unter anderem vom Wirkungsgrad der jeweiligen Anlagen, vom verwendeten Strommix und von den angesetzten Systemgrenzen ab.
Der Umstieg führte aber auch dazu, dass die Kunststoffindustrie in erheblichem Maße von russischem Gas abhängig geworden ist.
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Warum ist es wichtig, den Gasverbrauch zu senken?
Etwa 25 Prozent des europäischen Gasverbrauchs für die Herstellung von Plastik entfallen auf Deutschland, 20 Prozent auf die Niederlande. Weitere Großverbraucher sind Frankreich, Belgien, Spanien, Polen und Italien.
Nach den im zugrunde gelegten Bericht ausgewerteten Eurostat-Daten für 2019 entfielen auf Belgien, Deutschland, Spanien, Frankreich, Italien, die Niederlande und Polen zusammen rund 77 Prozent der in der EU erfassten Kunststoffverpackungsabfälle.
Deutschland liegt diesbezüglich mit über 225 Kilogramm pro Kopf an der Spitze und besitzt damit eines der größten Potenziale zur Verminderung des Gasverbrauchs innerhalb der EU. Letzteres ist aus zwei Gründen unverzichtbar.
Zum einen hat der Überfall Russlands auf die Ukraine ein neues, brutales Licht auf die Abhängigkeit Europas von russischem Gas geworfen. Mit der harten Realität eingeschränkter Lieferungen konfrontiert, verpflichteten sich die EU-Mitgliedsstaaten, ihren Gasverbrauch bis Ende März 2023 um mindestens 15 Prozent zu verringern.
Welche energetischen Alternativen gibt es bei der Herstellung von Plastik?
Wichtig war es zunächst, einen adäquaten Ersatz für russisches Erdgas zu finden, um die Produktion am Laufen halten zu können. Entgegen aller Schwarzmalerei hat es Deutschland geschafft, den Wegfall des russischen Gases weitgehend zu kompensieren.
Dabei spielten nicht nur erhöhte Importe aus Norwegen, den Niederlanden und Belgien eine große Rolle, sondern auch die Bereitschaft in weiten Teilen der Bevölkerung und der Industrie, Gas und Energie zu sparen. Mittlerweile sind außerdem zwei schwimmende LNG-Terminals in Betrieb, eines in Wilhelmshaven und eines in Lubmin (Stand: 05. März 2023).
Ein drittes wird voraussichtlich ab etwa Mitte März in Brunsbüttel Flüssiggas ins Netz einspeisen. Drei weitere sind geplant, zu denen sich zusätzlich drei feste LNG-Terminals an Land gesellen sollen.
Bei allem diesbezüglichen Enthusiasmus ist es jedoch unverzichtbar, klimafreundlichere Alternativen für die Herstellung von Plastik zu finden. Möglich wäre beispielsweise ein späterer Umstieg auf „grünen“ Wasserstoff.
Aber auch erneuerbare Energien könnten ein guter Ersatz sein, sofern sie in ausreichender Menge und kontinuierlich bereitgestellt werden können.
Wie hoch ist der Energiebedarf bei der Produktion neuer Kunststoffe?
Der Stromverbrauch liegt im Durchschnitt bei 2,03 kWh pro Kilogramm und der Verbrauch an thermischer Energie bei 0,61 kWh pro Kilogramm.
Der Stromverbrauch liegt im Durchschnitt bei 2,03 kWh pro Kilogramm und der Verbrauch an thermischer Energie bei 0,61 kWh pro Kilogramm.
Durch die vermehrte Einbringung von Kunststoffabfällen in Rohstoffkreisläufe ließen sich große Einsparungen erzielen. Doch dieses Potenzial wird noch nicht annähernd ausgenutzt.
Nur circa 40 Prozent des in Deutschland anfallenden Plastikmülls werden recycelt, weitere rund fünf Prozent exportiert. Mehr als 50 Prozent der Plastikabfälle dienen in der energetischen Verwertung als Ersatz für Brennstoffe wie Kohle, Gas und Erdöl.
Dabei könnten jeder Joghurtbecher und jede Plastiktüte bei der Herstellung von Plastik die Abhängigkeiten von Rohstoff- und Energieträgerimporten mindern, wenn ihre Wiederverwertung sichergestellt wäre.
Wie viel Energie lässt sich durch mechanisches und chemisches Recycling einsparen?
Die meisten Kunststoffe werden derzeit mithilfe mechanischer Verfahren recycelt. Dazu werden sie sortenrein getrennt, gewaschen, eingeschmolzen und zu sogenannten Rezyklaten aufbereitet.
Diese dienen als Ausgangsmaterial für neue Produkte und verringern den Bedarf an Polymeren aus Neumaterial. Pro Tonne recyceltem Kunststoff lassen sich damit durchschnittlich etwa 5.800 kWh Energie gegenüber der Herstellung von Plastik in gleicher Menge einsparen.
Für das Recycling von Kunststoff wird in der herangezogenen Quelle gegenüber der Verbrennung der Kunststoffabfälle in einer Müllverbrennungsanlage und dem Ersatz durch Neuware ein Richtwert von rund 1,26 Tonnen weniger CO₂ je Tonne Kunststoff angegeben. Der Wert gilt für die dort zugrunde gelegte Vergleichsbasis und lässt sich nicht ohne Weiteres auf sämtliche Kunststoffarten und Recyclingverfahren übertragen.
Chemische Recyclingverfahren wie Solvolyse oder thermische Depolymerisation benötigen in der Regel mehr Energie als mechanische Recyclingverfahren. Welche Umweltwirkungen im Einzelfall entstehen, hängt jedoch vom jeweiligen Verfahren, den eingesetzten Abfallströmen, dem Energiebedarf und weiteren Prozessparametern ab.
Das betrifft insbesondere die Gesundheitsrisiken durch die Emissionen der Anlagen und die Entsorgung und Behandlung von technischen Hilfsmitteln wie Lösemitteln und Katalysatoren. Um eine ökologisch und wirtschaftlich sinnvolle Herstellung von Plastik aus Rezyklaten sicherstellen zu können, bedarf es noch weiterer intensiver Forschungen und Entwicklungen.
