Kunststoffe sind – ökologisch betrachtet – nicht unproblematisch: Sie bestehen zwar aus Elementen, die in der Natur vorkommen. Im Herstellungsprozess gehen sie jedoch sehr stabile Verbindungen ein. Eine natürliche Zersetzung ist deshalb ausgeschlossen. Dennoch gibt es enorme Unterschiede zwischen den verschiedenen Kunststoffen. In diesem Beitrag befassen wir uns mit Polyethylen (PE). Aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften wird PE-Folie vielseitig eingesetzt – doch wie steht es um die Nachhaltigkeit?
Polyethylen (PE) – Der umweltfreundliche Allrounder
PE-Folien und -Gegenstände werden überall tagtäglich und ganz selbstverständlich genutzt. Der Einsatz des Kunststoffs wird kaum hinterfragt. Die Entdeckung seiner industriellen Synthese im Jahr 1933 war dabei eher zufälliger Art. Allerdings brauchte es einige Zeit und vor allem technischen Fortschritt, bis seine Produktion rentabel wurde.
Karl Ziegler, ein deutscher Chemiker, und sein italienischer Partner Giulio Natta identifizierten die für eine einfachere und schnellere Herstellung notwendigen Katalysatoren. Die Grundlage dafür lieferte Ziegler im Jahr 1953: Während seiner Arbeit am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung entdeckte er, dass sich Ethen mit Titankatalysatoren auch bei niedrigen Drucken zu Polyethylen polymerisieren lässt.
Der Siegeszug des neuen Werkstoffs nahm damit seinen Lauf. Nicht umsonst ist PE heute der global führende Kunststoff aufgrund der beeindruckenden Vielfalt seiner Einsatzmöglichkeiten.
Als thermoplastischer Kunststoff ist PE im Gegensatz zu herkömmlichen Kunststoffen umweltfreundlicher: Es lässt sich recyceln und ohne Rückstände verbrennen. Ausgangspunkt für die Herstellung ist ein Gas – das Ethen. Es wird aus Erdgas und Erdöl gewonnen. Längere Kohlenwasserstoffketten werden in kürzere gespalten. Dadurch entsteht eine Kunststoffmasse, die gesiebt und zerkleinert wird. Das ergibt das weiße PE-Granulat, das sich weiterverarbeiten lässt.
Für die Herstellung von Folien wird beispielsweise die Extrusion eingesetzt: Unter Druck wird die verformbare Masse kontinuierlich durch eine spezielle Öffnung gepresst, sodass hohe Schlauch-Blasen entstehen. Dieser PE-Schlauch wird Schritt für Schritt abgekühlt und auf Rollen gelagert, um ihn anschließend ganz nach Belieben konfektionieren zu können.
 Als Verarbeitungsverfahren kommen neben der Extrusion ebenso Spritzgießen, Blasformen, Pressen, Schäumen und Faserspinnen in Frage. |
Polyethylen: Hervorragende technische Eigenschaften
PE lässt sich – abhängig von der hergestellten Dichte – in verschiedene Klassen einteilen:
Low Density Material (LDPE)
Relativ niedrige Dichte – im Vergleich zu High Density Material elastischer und weicher, jedoch schrumpfbar – die meisten Verpackungen bestehen aus LDPE – beständig bei einer Dauertemperatur zwischen -50 °C bis +80 °C
Middle Density Material (MDPE)
Mittlere Dichte – vereint Vorzüge von LDPE und HDPE – beständig bei einer Dauertemperatur zwischen -50 °C und +90 °C
High Density Material (HDPE)
Relativ hohe Dichte – im Vergleich zu LDPE belastbarer, nicht schrumpfbar und in sehr geringen Stärken umsetzbar – beständig bei einer Dauertemperatur zwischen -50 °C und +100 °C
Diese besonderen Eigenschaften zeigen auf, dass PE-Folien aufgrund ihrer unterschiedlichen Beschaffenheiten für vielfältige Zwecke genutzt werden können.
 In unserem Blog findest du noch mehr Informationen zu nachhaltigen Verpackungen! Nachhaltige Kunststoffe setzen wir beispielsweise bei unseren Beutelverpackungen ein. |
PE: Kosten und Nutzen – Ein interessantes Verhältnis
Mit der Entwicklung moderner Herstellungsverfahren trat PE einen wahren Siegeszug an: Polyethylen lässt sich ausgesprochen günstig in großen Mengen und relativ ressourcenschonend produzieren. Nur rund 1 Prozent des jährlichen Verbrauchs an Erdöl entfällt auf die Herstellung dieses Kunststoffs. Dazu kommt, dass es längst alternative Methoden gibt, die zum Beispiel auf Kohle oder auf nachwachsenden Rohstoffen basieren.
Bereits an dieser Stelle deutet sich das enorme Potenzial von Polyethylen an. Ein Blick auf seine Vielseitigkeit vervollständigt das Bild: PE dient nicht nur zur Herstellung qualitativ hochwertiger Folien mit den unterschiedlichsten Eigenschaften, sondern auch ausgesprochen harter und vor allem langlebiger Gegenstände wie diverser Behälter, Rohre und sogar Möbel.
Ein weiterer – nicht zu unterschätzender – Aspekt: PE ist in Bezug auf die menschliche Gesundheit unbedenklich. Die Verbraucherzentrale Nordrhein-Westfalen bescheinigte dem Kunststoff, ohne schädliche Weichmacher auszukommen.
Genau diese Weichmacher und weitere Zusatzstoffe machen andere Kunststoffe deutlich problematischer. Nicht umsonst werden PE-Folien und -Verpackungen bevorzugt in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.
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In Polyethylen werden keine Weichmacher oder andere gesundheitsschädliche Zusatzstoffe verarbeitet – der Kunststoff ist für die Gesundheit unbedenklich. |
Großes Thema: PE und Umweltschutz
Den positiven Eigenschaften von PE steht jedoch Kritik in Bezug auf den Umweltschutz gegenüber: Die enormen Probleme durch die Verschmutzung mit PE-Müll sind dir sicher nicht entgangen, insbesondere in den Weltmeeren schwimmen riesige Mengen an Plastikmüll. Die Folgen sind vielfältig und betreffen die Flora und die Fauna sowohl direkt als auch indirekt.
Obwohl sich PE und andere Kunststoffe sehr langsam zersetzen, verursachen mechanische Einflüsse die Entstehung von Mikroplastik. Das Vorkommen von Mikroplastik lässt sich inzwischen sogar in den Nahrungsketten nachweisen. Die gesundheitlichen Konsequenzen für Menschen und Tiere sind noch gar nicht einzuschätzen
Hier kommt die Frage auf: Gilt der Kunststoff selbst als Ursache für diese Entwicklungen? Die Antwort lautet: Keinesfalls. Vielmehr sind es die Verbraucher, die nicht sachgemäß mit PE-Abfällen umgehen.
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PE-Recycling – Was ist aktuell möglich?
Derzeit werden PE-Kunststoffe bevorzugt mechanisch recycelt: Sie werden gereinigt, zerkleinert und wieder eingeschmolzen, sodass sich daraus neues Granulat gewinnen lässt – das sogenannte Rezyklat. Voraussetzung ist jedoch, dass eine gründliche Vorsortierung durchgeführt wird, um die Sortenreinheit zu gewährleisten und ein homogenes Ergebnis zu erreichen.
Im Gegensatz dazu ist das chemische Recycling deutlich aufwendiger: Die Abfälle werden dabei in einen an Rohöl erinnernden Zustand versetzt, wobei die Vorsortierung nicht unbedingt notwendig ist.
Status Quo: Rezyklat – Beschreibung und Differenzierung
Dieser wiederaufbereitete Kunststoff lässt sich mühelos aufs Neue einem Produktkreislauf zuführen: Das wiedergewonnene Granulat wird eingeschmolzen, um anschließend im Spritzguss-, Blas- oder einem anderen Extrusion-Verfahren weiterverarbeitet zu werden. Allerdings gibt es Unterschiede zwischen den Kunststoffabfällen privater Haushalte und den Industrieabfällen, die sich im Laufe der Zeit qualitativ enorm verbessert haben.
Die Rezyklate aus privaten Kunststoffabfällen können daher nur in bestimmten Anteilen bei der Produktion von Schrumpf- bzw. Feinschrumpffolien verwendet werden.
Das Besondere an hochwertigen Rezyklaten: Sie können fast beliebig oft aufbereitet und erneut verarbeitet werden, ohne dabei Qualitätsverluste zu erleiden – ganz im Gegensatz zu anderen Rohstoffen wie Papier.
 Aus Sicht der Nachhaltigkeit ist eine exakt konfigurierte Verpackung immer besser. Davon profitieren kleine Start-ups ebenso wie große Unternehmen. |
Spannende Aussichten: Neue Recyclingverfahren eröffnen enormes Potenzial
Für Polyethylen zeichnet sich eine interessante Perspektive ab – es wurde ein neues Recyclingverfahren entwickelt: In mehreren Reaktionsschritten lässt sich aus Polyethylen das ausgesprochen hochwertige Propylen herstellen, das wiederum zur Produktion von Polypropylen (PP) dient. Dieser Kunststoff lässt sich nicht nur vielseitig verwenden, sondern auch sehr gut recyceln.
Angesichts der enormen Verbreitung der Kunststoffe ist die ihnen eigene mechanische Beständigkeit ein ebenso großes Problem wie ihre chemische Trägheit: Die Reaktionsträgheit hemmt das chemische Aufbrechen der langen Polymerketten.
Hier setzt das neue Verfahren an: Um das Problem der bislang ineffizienten chemischen Trennung der Einfachbindungen von Kohlenstoffatomen zu lösen, nahmen die Wissenschaftler um John Hartwig von der University of California in Berkeley einen Umweg. Sie spalteten mithilfe von Platin-Zinn- als auch mit Platin-Zink-Katalysatoren einige Wasserstoff- von den Kohlenstoffatomen ab.
Das Ergebnis: Die PE-Kette enthält jetzt eine Reihe von reaktionsfreudigeren Kohlenstoff-Doppelbindungen. Hieran können die im Reaktionsgefäß befindlichen Ethylen Moleküle andocken. Anschließend spalten sich die Propylen Moleküle mit der Zugabe eines zusätzlichen Katalysators ab.
Nach der Entdeckung dieses Verfahrens sollte noch eine bessere Effizienz erreicht werden – hier kam die Isomerisierung ins Spiel. Das Ergebnis war überzeugend, denn über 80 Prozent des PE-Kunststoffs konnten auf diese Weise in Propylen umgewandelt werden. Das ist umso bedeutender, weil Polypropylen bislang häufig aus dem Schiefergas hergestellt wird. Dieses wird im Zuge des umstrittenen Frackings gefördert.
Fazit: PE-Folie und Umweltschutz – Das passt (bald) gut zusammen
Fakt ist: Polyethylen ist der global am meisten verwendete Kunststoff. Das liegt nicht nur an seinen herausragenden Eigenschaften, wovon die PE-Folien profitieren, sondern auch an seiner im Vergleich zu PET, PS, PVC oder PA guten Recyclingfähigkeit. Allerdings wird dieses Potenzial bislang nur unzureichend ausgeschöpft, obwohl bei einer sortenreinen Aufbereitung ein beliebig oft verwendbares Rezyklat entsteht.
In der Tat sind auch nicht die mechanische Beständigkeit und die chemische Trägheit des Kunststoffs problematisch, die für viele Produkte geradezu essenziell wichtig sind, sondern der menschliche Umgang mit den Kunststoffabfällen. Bislang wird ein viel zu kleiner Teil der Abfälle gezielt der Wiederaufbereitung zugeführt, sodass Kunststoffe in der Umwelt – vor allem in den Meeren – landen und sich dort langsam zu Mikroplastik zersetzen.
Neue Entwicklungen können jedoch die Wiederaufbereitung von Polyethylen noch viel attraktiver machen, denn das Ergebnis sind entweder Klebstoffe oder Propylen. Diese Herstellungsgrundlage für das hochwertige und vielseitig einsetzbare Polypropylen wird bislang aus Schiefergas gewonnen.
Für seine Förderung ist allerdings das Fracking-Verfahren notwendig. Sobald die neuen Methoden marktreif sind, können enorme Mengen an PE-Abfällen wiederaufbereitet, damit natürliche Ressourcen geschont und vor allem die Umwelt entlastet werden.
