Verzicht ist der Trend rund um Kunststoffe, der aktuell die öffentliche Wahrnehmung bestimmt. Viele Konsumenten wünschen sich umweltfreundlichere Produkte, was vielfach gleichgesetzt wird mit weniger Plastik. Dabei gilt: Kunststoff ist nach wie vor ein wichtiger Werkstoff, um Antworten auf steigende Bevölkerungszahlen, höheren Energiebedarf sowie zunehmende Urbanisierung und Mobilität zu finden. Häufig ist er auch die klimaschonendste Variante. Ungeachtet aller Kritik hat die Weltkunststoffproduktion in den zurückliegenden Jahren weiter zugelegt. Sie wuchs 2018 um 3 % auf nun fast 360 Mio. t. Europa hat daran einen Marktanteil von rund 17 % und ist damit drittgrößter Produktionsstandort. Dominierende Kunststoffnation ist bereits seit einigen Jahren China mit einem weltweiten Anteil von aktuell etwa 30 %. Darin besteht auch ein Teil des Problems, mit dem Werkstoff und Industrie zu kämpfen haben. Die boomenden Kunststoff- und Verpackungsbranchen, gerade in Südostasien, haben zu einem immer größer werdenden Abfallproblem geführt.

Gastkommentar von Dr. Michael Zobel

Messe K-Kunststoffmesse

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Die Antwort auf viele Fragen

Kunststoffabfälle im Meer prägen seit einigen Jahren das negative Image der Branche. Verschiedene Initiativen und Zusammenschlüsse von Firmen haben deshalb Projekte ins Leben gerufen, um diesen Ocean-bound Plastics (OBP) Herr zu werden.

Flammschutz für Compounds aus recycelten Ocean-bound Plastics

Polybutylenterephthalat

Thermoplaste

Elektronik

Polyethylenterephthalat

Flammschutzmittel

Additive

Vom Meer in die Elektronik

Kunststoffverarbeitern steht eine breite Farbpalette für das Einfärben ihrer Produkte zur Verfügung. Die Auswahl der passenden Farbe kann schließlich entscheidend für den Erfolg sein.

Trendbericht zum Einfärben von Kunststoffen

Pigmente

Pigmente, bunt

Masterbatches

Farbstoffe und Pigmente

Streifinger, Florian

Farbkonzentrate (Batches)

Farbstoffe

Effektpigmente

Farben, flüssig

Welche Farbe darf es 2021 sein?

Wegen seiner guten Temperaturbeständigkeit, Schlagfestigkeit und ansprechenden Optik kommt Acrylnitril-Butadien-Styrol häufig bei Haushaltsgeräten und in der Automobilindustrie zum Einsatz. Auch beim Aufbau einer Kreislaufwirtschaft sind Erfolge zu verzeichnen. Immer mehr ABS werden mit Recyclinganteilen angeboten. Darin besteht eine Parallele zu Polystyrol (PS), bei dem es ebenfalls große Recyclinganstrengungen gibt.

Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS): Recycling und Kreislaufwirtschaft nimmt Gestalt an

Automotive

Polystyrol

ABS / ASA-Kunststoffe

Technische Kunststoffe

Nachhaltigkeit im Fokus

Dr. Isabell Schmidt sprach mit Kunststoffe über die Sorgen und Nöte der Branche und über Einflussmöglichkeiten auf den ökologischen Wert von Kunststoffverpackungen.

Kunststoffverpackungen verbinden hohe Schutzfunktion mit sehr guter Recyclingfähigkeit

Verbände, Institutionen, Messen

Kunststoff-Verpackungsmaschine

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Sondermaschinen

Recycling gleich mitdenken

Nicht nur Gesetzgeber wollen die Kreislaufwirtschaft fördern, auch in Gesellschaft und Industrie haben Rezyklate wieder höchste Bedeutung erlangt.

Qualitätssteigerung bei Material und Verarbeitung auf dem „Praxisforum Kunststoffrezyklate“

Wiederaufbereitung

Zweites Leben auf hohem Niveau

Das steigende Aufkommen an Kunststoffabfällen und die wachsende Verschmutzung der Meere durch solche Abfälle haben den nachhaltigen Umgang mit Kunststoffprodukten zunehmend in den gesellschaftlichen und politischen Fokus gerückt.

Warum Folie aus Altkunststoff nicht zwangsläufig nachhaltig ist

Flachfolienanlagen

Extrusionsanlagen

Blasfolienextrusion

Flachfolien- und Plattenextrusion

Extrusion

Nachhaltigkeit

Folien

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Folienblasanlagen

Kreislaufwirtschaft

3D-Blick auf Nachhaltigkeit

Die Verarbeitungs- und Gebrauchseigenschaften von Kunststoffen werden ökologisch zunehmend zum Verhängnis. Wie die K 2019 gezeigt hat, bereiten zahlreiche Initiativen und technische Entwicklungen den Weg für den Aufbau einer Kreislaufwirtschaft.

Bilanz der K 2019: Die Kunststoffbranche hat ihre Verantwortung erkannt

Ressourcenmanagement

Produktion

Aufbruch ins Zeitalter der  Kreislaufwirtschaft

Die Marschrichtung scheint klar: Mehrschichtverpackungen müssen künftig besser recycelbar sein – aber was heißt das technisch? Und welche Lösungen braucht und akzeptiert der Markt?

Wie sich Folienverpackungen weiterentwickeln müssen

Verpackungsanlagen

Coilhandling

Nachholbedarf in Europa

 Bisher hatten die Automobilbauteilhersteller Bedenken, Rezyklate in sicherheitsrelevanten Bereichen einzusetzen. Der Materialhersteller JSP hat ein expandiertes Polypropylen mit 25 % Rezyklatanteil für genau für diese Einsatzgebiete entwickelt.

Kreislaufwirtschaft für expandiertes Polypropylen (EPP)

Polypropylen

Aus Verpackungen werden Automobilbauteile

Beim chemischen Recycling können aus Kuntstoffabfällen mithilfe von leistungsfähigen Prozessen hochwertige Ausgangsstoffe für neue Kunststoffprodukte gewonnen werden.

Solvolyse mit unterschiedlichen Lösungsmitteln im Praxiseinsatz

Polyurethan-Schaumstoffe (PUR)

Polyurethan

Maßgeschneiderte Polyole aus  Kunststoffabfällen

Das Kreislaufsystem für PET-Flaschen in Deutschland ist eine Erfolgsgeschichte des Recyclings. Bei vielen anderen Polyestern stockt die Wiederverwendung aber noch. Oft liegt das an den zugesetzten Additiven oder Verunreinigungen durch die Nutzung.

Wie das Recycling von Polyestern effizienter gestaltet werden soll

Polyester

Additive entfernen, Energie sparen

Kunststoffe sprach mit Mercedes Alonso von Neste, über die vielversprechendsten Technologien für chemisches Recycling. Im Interview verrät sie außerdem, wieso Neste Lebensmittelrückstände für die Kunststoffproduktion kauft.

Interview mit Mercedes Alonso, Vorstandsmitglied bei Neste

Biokunststoffe

„Chemisches Recycling ist noch nicht reif für den kommerziellen Einsatz“

Recycling ist nicht nur ein Thema für Kunststoffverwerter und Maschinenbauer, auch Werkstoffhersteller machen sich Gedanken, wie sie die Wiederverwertung unterstützen und vorantreiben können.

Recycling-Highlights der Werkstoffhersteller auf der K 2019

Hilfreiche Additive und  erste Prototypen

Ab 2025 sollen in jedem Neufahrzeug von Volvo 25 Gew.-% recycelte Kunststoffe enthalten sein. Damit will der Automobilkonzern nicht nur sich, sondern auch seine Zuliefererkette in Richtung Wiederverwertung ziehen. Kann das gelingen? Der erste vorgestellte Prototyp wird in der Kunststoffbranche kontrovers diskutiert.

Wie der schwedische Autobauer den Recyclinganteil in Fahrzeugen steigern will

Fahrzeugbau

Volvo macht es vor

Über das Image von Kunststoffen und einen verantwortlichen Umgang mit ihnen

Polymere Materialien und mit ihnen synthetische Kunststoffe leiden unter einem schlechten Ruf. Diese Imageprobleme ergeben sich nicht nur aus der gegenwärtigen Umweltdebatte, sondern haben auch frühere Ursachen. Bereits in der Vergangenheit sahen sich polymere Materialien ungerechtfertigten Beurteilungen ausgesetzt. Oft stammten diese von Laien und waren vielfach Ausdruck mangelnder naturwissenschaftlicher Kenntnisse.

Kunststoffe haben ein Imageproblem. Sie werden als Sinnbild für Umweltverschmutzung betrachtet. Gleichzeitig gelten sie vielen Konsumenten immer noch als minderwertiges, billiges Material und als Ersatz für angeblich hochwertigere Werkstoffe. Diese weit verbreiteten Ansichten sind kein neues Phänomen, sondern begleiten diese Materialien bereits seit langem und gehen teilweise auf historische Ursachen zurück. Bei dem Begriff Kunststoffe und dem umgangssprachlich gebrauchten Begriff Plastik kommt es außerdem zu einigen Definitionsschwierigkeiten. Deshalb sollte bei dieser Werkstoffgruppe besser von „Polymeren Materialien“ (Pom) gesprochen werden.

Polymere Materialien sind der Oberbegriff für:

<ul><li>biogene Polymere (natürliche Polymere), wie Cellulose, Stärke, Proteine, Naturharze, Naturkautschuk,</li><li>modifizierte biogene Polymere (halbsynthetische Kunststoffe, chemisch veränderte natürliche Polymere), beispielsweise vulkanisierter Naturkautschuk, Cellulosenitrat, Celluloseacetat, Casein-Formaldehyd,</li><li>synthetische Polymere (synthetische Kunststoffe) wie Duroplaste, Thermoplaste, Elastomere und Thermoplastische Elastomere (TPE) und</li><li>Biopolymere wie biotechnische Polymere (enzymatisch oder gentechnisch hergestellt, z. B. Polyhydroxybuttersäure und Proteine analog der Spinnenseide) und biobasierte Polymere, bei denen die Ausgangstoffe oder Monomere biogen oder biotechnisch zugänglich sind und dann synthetisch polymerisiert werden, etwa biobasiertes Polyethylen (PE).</li></ul>

Im Englischen, und analog in vielen anderen Sprachen, wird der Terminus „Kunststoffe“ als „plastics“ bezeichnet. Daraus ergeben sich einige Definitionsschwierigkeiten. Einerseits bezeichnet plastics auch Harze oder gar polymere Emulsionen sowie Dispersionen (International Organization for Standardization ISPO 468/3-Part 3, Terminology of Resins, 1999) [1], andererseits werden allerdings Kautschuke nicht miteingeschlossen. Das englische plastics ist zudem nahe am umgangssprachlichen deutschen Begriff „Plastik“, der unweigerlich sofort mit „Plastikmüll“, „Plastikdilemma“ und der „Plastikkatastrophe“ verknüpft wird.

Die Diskussion um Plastik wurde häufig bereits in der Vergangenheit geführt. Ausgangspunkt dafür waren u. a. toxische Weichmacher, Farben und Bestandteile. Gegenwärtig dreht sie sich hauptsächlich um das global verbreitete Makro- und Mikroplastik. Daraus ergibt sich ein riesiges Imageproblem und eine Ablehnung des Werkstoffs, häufig als „Kunststoff-Bashing“ bezeichnet, Mittlerweile wirkt sich dieses auch auf die für unser Leben unverzichtbaren Kunststoff- und Verbundwerkstoff-Materialien im technischen, medizinischen, sportlichen Bereich aus.

Dieses Ansehensproblem geht allerdings zum großen Teil ebenfalls auf ungerechtfertigte, historische Wurzeln zurück. Seit Beginn der Produktion von halbsynthetischen Kunststoffen wie Cellulosenitrat (Celluloid, John W. Hyatt, 1868/70) wurden diese u. a. auch zum Imitieren von und als Ersatz für Elfenbein, Horn, Schildpatt, Koralle und Perlmutt verwendet. Aber natürlich nicht nur dafür, denn gerade mit Celluloid ließen sich schon sehr früh Muster und Farben erreichen, die einzigartig sind und kein Vorbild in der Natur haben. Trotzdem lernen Studenten der Kunstgeschichte noch immer, dass den frühen Kunststoffen die Ersatzfunktion und der Beigeschmack des Unechten, Minderwertigen, Billigen und der Massenware anhing. Ursprünglich propagiert wurde das vor allem von Angehörigen des Deutschen Werkbundes.

Einer der Vordenker des Werkbundes, der Kunsthistoriker Gustav E. Pazaurek [2], schuf eine „Systematik der ästhetischen Entgleisungen“, kämpfte für eine Verbreitung des guten Geschmacks im Kunstgewerbe, da ihm Imitate ein Gräuel waren. Er prägte dadurch die Einstellung des Deutschen Werkbundes nachhaltig. Im Bereich der neuen Kunststoffe sahen die Mitglieder des Werkbundes weder die neuen Farb- und Mustermöglichkeiten, für die es genug Beispiele gab, noch hatten sie aufgrund ihrer Fixierung auf Kunst- und Kunstgewerbe die technische Verwendung der neuen Werkstoffe im Blick. Sie erkannten nicht die Möglichkeiten, die etwa vulkanisierter Kautschuk für Regenbekleidung (Charles Macintosh) oder als elektrisches Isolationsmaterial sowie für Fahrrad- und Autoreifen, als Hartgummi für die Elektroindustrie, für Telefonhörer, Hämmer, Mundstücke für Klarinetten und Füllfederhalter, Cellulosenitrat (Celluloid) und Celluloseacetat (Cellon) für Lacke und Filme und Casein-Formaldehyd (Galalith) als Niederfrequenzisolator boten. Die spätere Entwicklung der Elektroindustrie wurde überhaupt erst ermöglicht durch Phenolharze (Bakelit), die als Isolations- und Konstruktionsmaterial dienten.

Der tatsächliche Gebrauch von Kunststoffen als Ersatzstoffe als Folge der Rohstoff-Blockade im ersten Weltkrieg tat speziell in Deutschland ein Übriges. Geringerwertige Viskose-Stapelfasern waren nicht sonderlich beliebt. Der erste synthetische Methylkautschuk war mühsam herzustellen, seine Produktionsgeschwindigkeit niedrig, die Weichgummieigenschaften weder gut reproduzierbar noch mit Naturkautschuk vergleichbar. Lediglich als Hartgummi fand er ausreichenden Einsatz. In dieser Notzeit gruben sich Bezeichnungen wie „Kunstfaser“, „Kunstseide“, „Kunststoff“ – ähnlich wie „Kunsthonig“, „Kunstpfeffer“ und „Kunstzimt“ – in das kollektive Gedächtnis ein als billige Ersatzstoffe. Außerhalb von Fachkreisen konnten sie den Anschein der Minderwertigkeit nie vollständig abstreifen.

Ebenso einflussreich wie verheerend für das Ansehen von Kunststoffen in Kunst- und Historikerkreisen war ein Essay über „Plastik“ des französischen Philosophen Roland Barthes aus dem Jahr 1957 [3]. Er schreibt unter anderem: „Trotz seiner griechischen Hirtennamen (Polystyren, Phänoplast [sic], Polyvinyl, Polyäthylen) ist das Plastik, dessen gesammelte Produkte jüngst auf einer Messe ausgestellt wurden, in erster Linie eine alchimistische Substanz. […] So ist Plastik nicht nur eine Substanz, es ist die Idee ihrer unendlichen Transformation. […] von jeder endgültigen Form aus betrachtet […] stellt sich die rohe Materie dem Geist fortwährend als Rebus [Bilderrätsel] dar.“

In den Worten Barthes‘ spiegelt sich seine Unkenntnis von Naturwissenschaften bzw. Chemie wider. Ausdruck dessen ist sein „naives“ Erstaunen. Auch ist ihm offenbar nicht bewusst, dass seine Materialbeschreibung haargenau auch auf den uralten Kultur-Werkstoff Glas zutrifft. Barthes wird bis heute in geisteswissenschaftlichen Kreisen, vor allem bei Kunsthistorikern, gerne und ausgiebig zitiert.

Zu diesen historischen, bis heute virulenten Belastungen des Kunststoffimages kommen seit einiger Zeit neue hinzu. Um das Jahr 2000 schlugen der Biologe Eugene Stoermer und der Meteorologe und Nobelpreisträger Paul Crutzen vor, den allerjüngsten Zeitabschnitt des Holozäns als „Anthropozän“, also „Menschenzeitalter“ zu bezeichnen. Grundlage dafür waren die geologischen Ablagerungen der ersten Atombombenversuche [4 – 6]. Mittlerweile werden vielfach auch die Reste von Plastikmüll als Erkennungszeichen für das Anthropozän angesehen. Das sogenannte Mikroplastik ist nach geologischen Maßstäben ebenfalls global nachweisbar. Hierbei zeigt sich allerdings, dass es sich nicht um unspezifischen Abfall, sondern zum größten Gewichtsanteil um die Überreste von Verpackungen (Folien, Flaschen und Behälter) handelt.

Weltweit werden zurzeit jährlich um die 370 Mio. t Kunststoffe produziert. Der Anstieg ist exponentiell (Bild 1). Auf Verpackungen entfällt in der Produktion mehr als ein Drittel aller Kunststoffe. Von den etwa 8300 Mio. t Kunststoff, die weltweit von 1950 bis 2015 produziert wurden, sind ca. 6 % rezykliert, 8 % verbrannt und 55 % entsorgt worden. Rund ein Drittel sind noch in Gebrauch. Im Jahre 2017 landeten von ca. 350 Mio. t Kunststoffen, etwa 2 %, also rund 7 Mio. t, im Meer.

Ungefähr 99 % davon sind zunächst nicht sichtbar, da durch langsame Verwitterung und Fragmentierung Plastikteilchen kleiner als 5 mm Durchmesser entstehen – sogenanntes sekundäres Mikroplastik. Der Anteil, der nicht von Meereslebewesen aufgenommen wird, sinkt in die Tiefen der Ozeane, lagert sich dort ab, wird in die Sedimente eingebettet und bildet allmählich eine neue geologische Schicht, den „Plastikhorizont“. Er wird wie erwähnt als weiteres Kennzeichen des Anthropozäns angesehen.

Von diesem sekundären Mikroplastik unterscheidet man das „primäre Mikroplastik“ Typ A und B. Typ A umfasst gezielt hergestellt kleine Kunststoffpartikel für Produkte wie Kosmetika, polymere Strahlmittel, Lasersinterpulver für den 3D-Druck und Halbzeug-Pulver. Typ B entsteht durch Nutzungs- oder Abnutzungsprozesse, z. B. durch Abrieb von Gummi-Reifen (Löwenanteil von 81 %), beim Waschen freigesetzte Textilfaserfragmente, die Verwitterung von Farben und Lacken sowie landwirtschaftlich eingesetzte Kunststoffe, etwa in Folien. Eine Ablagerung bzw. Schichtenbildung findet auch an Land und – über die globale Luftverschmutzung – in abgelegenen Gegenden wie den Hochalpen, dem tibetischen Hochland und im Grönlandeis statt.

Biogene polymere Materialien wie beispielsweise Bernstein, Natur-Kautschuk, asiatischer Lack, chinesische Seide, Papier und Papiermassen, Kompositwerkstoffe wie Leder, Horn und Schildpatt, aber auch Gelatine-Leim, Kasein- und Eiklar-Malgründe, Schellack, Linoleum und die chemisch modifizierten biogenen polymeren Materialien haben eine uralte Geschichte. Sie trugen alle zur kulturellen Entwicklung der Menschheit Maßgebliches bei. Auch die Kunststoffe zählte in ihrer erste Ausgabe 1911 solche polymeren Materialien zu ihrem Publikationsfeld hinzu (Bild 2).

Die unzähligen synthetischen Kunststoffe zeigen ein – noch lange nicht ausgeschöpftes – Potenzial, ihre maßgeschneiderten Eigenschaften zu nutzen. Sie und die modernen Biopolymere sind nur ein kleiner Ausschnitt polymerer Materialien und stehen hinsichtlich Eigenschaften, Verhalten, Verarbeitung und Gebrauch in einer langen material-, technik- und kulturgeschichtlich bedeutsamen Ahnenreihe. Polymere Materialien sind zu jeder Zeit eben nicht nur „Ersatzmaterialien“, „billiges Plastik“ und „die Meere vermüllend“, sondern ermöglichen technische Innovationen und künstlerische Möglichkeiten – nicht anders als das Keramik, Glas und Metalle ebenfalls tun. Für alle diese Materialien gilt gleichermaßen, dass alle Seiten (Hersteller, Handel und Verbraucher) ihre Vor- und Nachteile stets genau abwägen und einen möglichst umweltgerechten und nachhaltigen Umgang realisieren müssen.

[1] Günter Lattermann, Was sind eigentlich Harze?, e-plastory (2013), Nr. 2

[2] Gustav E. Pazaurek, Guter und schlechter Geschmack im Kunstgewerbe, Salzwasserverlag GmbH, Paderborn 1912, S. 17, 18.

[3] Roland Barthes, Mythologies, Edition Sueil, Paris 1957; Mythen des Alltags: Vollständige Ausgabe, Kapitel Plastik, Suhrkamp Verlag, Berlin 2019

[4] Paul J. Crutzen, Eugene F. Stoermer, The Anthropocene, Global Change Newsletter (2002), 41, S. 17 – 18.

[5] Paul J. Crutzen, Geology of Mankind, Nature (2002), 415, S. 23.

[6] Paul J. Crutzen, Geology of Mankind, in Paul Crutzen, H. Brauch (Hrsg.), “Paul Crutzen: A Pioneer on Atmospheric Chemistry and Climate Change in the Anthropocene”, Springer Briefs on Pioneers in Science and Practice, Band. 50, Springer, Cham 2016, S. 211 – 215

Ausgabenartikel

Bild 1. Die weltweite Kunststoffproduktion steigt seit 1950 exponentiell an 

Bild 2. Die erste Ausgabe der Kunststoffe von 1911 „mit besonderer Berücksichtigung“ von  biogenen und modifizierten biogenen polymeren Materialien

Viele Veränderungen auf der Erde sind inzwischen menschengemacht. Das aktuelle Zeitalter wird deshalb teilweise bereits als Anthropozän bezeichnet 

Lattermann - Hauptartikel

<b>Prof. Dr. Günter Lattermann</b> lehrt an der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin. Er ist Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Kunststoffgeschichte e. V. (dgkg) und der Plastics History European Association (PHEA).