Strategien für nachhaltige Entwicklung in der Kunststoffproduktionsindustrie

Verständnis von Mustern in der Kunststoffproduktion und -verwendung

Globale Trends in der Kunststoffproduktion und -nachfrage

Die Welt produziert heute viermal so viel Plastik wie in den 1990er Jahren, was laut OECD-Daten von 2022 auf etwa 468 Millionen Tonnen pro Jahr kommt. Der Großteil davon landet in Verpackungsmaterialien, Baustoffen und Alltagsprodukten, da Plastik billig in der Herstellung ist und für fast alles verwendet werden kann. Doch hier liegt ein großes Problem für unseren Planeten. Nur etwa 9 Prozent werden recycelt, nachdem die Menschen sie benutzt haben, während ungefähr 40 Prozent innerhalb weniger Tage zu Wegwerfverpackungen werden, wie Frontiers in Thermal Engineering 2023 berichtete. Die Lage verschärft sich zudem. Länder in Asien, Afrika und Lateinamerika treiben derzeit den größten Teil der Nachfrage an und machen mehr als die Hälfte des weltweit Verbrauchten aus. Das bedeutet mehr Abholzung von Wäldern für Rohstoffe und höhere Kohlenstoffemissionen weltweit.

Materialflussanalyse (MFA) von Kunststoffen in industriellen Systemen

Ein Blick auf die Stoffströme zeigt, dass es im Moment ziemlich große Probleme in unserem System gibt. Laut einer 2023 in Nature Communications veröffentlichten Studie verlassen etwa zwei Drittel aller Kunststoffprodukte das industrielle System bereits innerhalb eines Jahres nach ihrer Herstellung wieder. Die meisten Hersteller verlassen sich weiterhin stark auf neue Rohmaterialien statt auf recycelte Materialien. Etwa 88 Prozent der in Fabriken eingesetzten Materialien stammen direkt aus der Quelle, anstatt wiederverwendet zu werden. Es gibt jedoch Hoffnung. Aktuelle Analysen deuten darauf hin, dass wir den Abfall um etwa ein Drittel reduzieren könnten, wenn wir bestimmte Arten von Kunststoffen wie PET-Flaschen und flexible Polypropylenbehälter getrennt erfassen und die Sortierung dieser Materialien vor der weiteren Verarbeitung verbessern.

Geografische Konzentration von Kunststoffproduktion und -verarbeitung

Die Region Asien-Pazifik ist mit Abstand der größte Spieler in der Kunststoffherstellung und produziert fast die Hälfte (48 %) aller Kunststoffe weltweit. Es gelingt ihr jedoch nur, etwa 14 % dessen, was entsorgt wird, zu recyceln, wie letztes Jahr in der Fachzeitschrift Frontiers in Thermal Engineering berichtet wurde. Die Tatsache, dass dort so viel produziert wird, birgt tatsächlich Risiken für alle anderen. Europa und Nordamerika sind hier ein Beispiel – fast acht von zehn Kunststoffverarbeitern sind dort auf Importe aus Asien für ihre Rohmaterialien angewiesen. Hinzu kommt auch noch der Umweltaspekt. Ganze 74 % dieser Fabriken befinden sich innerhalb von 50 Kilometern wichtiger Wassersysteme, was sowohl die Natur als auch die Bevölkerung gefährdet, wenn Unfälle passieren oder Umweltverschmutzung auftritt.

Handel mit Kunststoff-Rohstoffen, Zwischenprodukten und Fertigerzeugnissen

Der globale Harzhandel bringt jährlich rund 312 Milliarden Dollar ein, was zeigt, wie stark wir nach wie vor auf fossile Brennstoffe für unsere Kunststoffindustrie angewiesen sind. Der Großteil dieser Kosten entsteht durch Naphtha und Ethan, die zusammen fast drei Viertel dessen ausmachen, was bei der Herstellung von Harzen eingesetzt wird. Seit 2021, als über 129 Länder begannen, den Import von schmutzigem Plastikabfall zu verbieten, wurden etwa 19 Millionen Tonnen Abfall stattdessen wieder auf lokale Deponien verlagert. Allerdings geschah etwas Interessantes – trotz strengerer Qualitätsanforderungen an recycelte Materialien stiegen die Exporte von recycelten Granulaten im vergangenen Jahr tatsächlich um 22 % an. Dies wirkt auf den ersten Blick widersprüchlich, könnte aber auf veränderte Einstellungen gegenüber Recycling und Nachhaltigkeit in verschiedenen Weltmärkten hindeuten.

Umweltwirkungen der Kunststoffherstellung und des Abfalls

Kohlenstoffbilanz und Ressourcenschwund bei der Kunststoffherstellung

Die Kunststoffindustrie bezieht heutzutage fast alle ihre Rohstoffe aus fossilen Brennstoffen und verursacht damit etwa 3,4 % der weltweiten Treibhausgasemissionen pro Jahr. Das entspricht ungefähr 1,8 Milliarden Tonnen CO2, wie in Thomasnets Bericht von 2023 angegeben. In der Zukunft könnte die Kunststoffproduktion, sofern keine Veränderungen stattfinden, bis 2040 nahezu 19 % des weltweit verfügbaren Kohlenstoffbudgets beanspruchen. Die Situation verschärft sich dadurch, dass etwa sechs Prozent des weltweit genutzten Öls und zwei Prozent der natürlichen Gasressourcen zur Herstellung von Wegwerf-Plastikprodukten verwendet werden, wie wir sie überall finden. Zu bedenken ist auch Folgendes: Um eine Tonne Kunststoff herzustellen, werden fast drei Tonnen Rohöl benötigt, was mit langfristigen Umweltkosten von rund 740.000 US-Dollar verbunden ist, wie letztes Jahr in einer Studie des Ponemon Institute festgestellt wurde.

Kunststoffverschmutzung und ihre Verbindung zu den UN-Nachhaltigkeitszielen (SDGs)

Plastikabfall behindert ernsthaft die Bemühungen um SDG 14 Leben unter Wasser. Jährlich gelangen rund 14 Millionen Tonnen in unsere Ozeane, wo sie Meerestiere gefährden und nahezu neun von zehn marinen Lebensräumen verschmutzen. Die Lage verschärft sich noch, wenn man Mikroplastik betrachtet – diese winzigen Partikel tauchen laut jüngsten Untersuchungen in 94 Prozent der weltweit entnommenen Leitungswasserproben auf. Eine solche Situation steht im Widerspruch zu den Zielen von SDG 6 Sauberes Wasser und Sanitär. Eine Studie aus dem Jahr 2023 des Plastic Pollution Coalition ergab, dass Plastikverschmutzung zu etwa 9 Millionen vorzeitigen Todesfällen pro Jahr führt, was den Grundsätzen von SDG 3 Gesundheit und Wohlergehen widerspricht. Nun richten Regierungen weltweit verstärkt ihre Aufmerksamkeit auf Lösungen aus, die mit diesen Nachhaltigkeitszielen übereinstimmen. Eine wichtige Initiative zielt darauf ab, nicht recycelbare Kunststoffe bis 2030 zu eliminieren. Sollten Hersteller aus verschiedenen Branchen diesen Plan tatsächlich umsetzen, könnte dadurch der Plastikabfluss in die Ozeane um fast vier Fünftel gegenüber dem heutigen Niveau reduziert werden.

Weiterentwicklung von Recyclingtechnologien und Modellen der Kreislaufwirtschaft

Mechanisches vs. chemisches Recycling: Effizienz und Skalierbarkeit

Die meisten mechanischen Recyclingverfahren funktionieren nur für bestimmte Arten von Kunststoffen. PET-Flaschen verlieren beispielsweise nach nur drei Verarbeitungszyklen etwa 33 % ihrer Zugfestigkeit, wie aus einer Studie von Ponemon aus dem Jahr 2023 hervorgeht. Chemische Recyclingverfahren wie die Depolymerisation hingegen können Kunststoffe tatsächlich in ihre ursprünglichen Grundbausteine zerlegen. Dies ermöglicht die Wiedergewinnung von Materialien, die selbst für Anwendungen im Lebensmittelkontakt geeignet sind. Einige enzymbasierte Verfahren haben ebenfalls beeindruckende Ergebnisse erzielt und erreichen Reinheitsgrade von etwa 89 %, wie eine aktuelle Studie zu Materialinnovationen aus dem Jahr 2024 zeigt. Das Problem ist jedoch, dass weltweit chemische Recyclinganlagen nach wie vor weniger als 5 % des gesamten Kunststoffabfalls pro Jahr verarbeiten, wie Geyer und Kollegen 2023 berichteten. Doch es gibt vielversprechende Entwicklungen am Horizont. Neue, durch KI unterstützte Sortiertechnologien verbessern bereits die Effizienz traditioneller mechanischer Recyclingverfahren um etwa 30 %, was einen bedeutenden Fortschritt bei Lösungen für eine bessere Abfallbewirtschaftung darstellt.

Erweiterte Herstellerverantwortung und branchenführte Kreislaufinitiativen

Heutzutage entscheiden sich immer mehr Unternehmen für wiederverwendbare Verpackungen, insbesondere da automatisierte Rückgabesysteme dazu beitragen, den Einsatz von neuem Kunststoff für Paletten um etwa 40 Prozent zu reduzieren. In Regionen, in denen Erweiterte Herstellerverantwortungsgesetze in 34 Ländern existieren, müssen Marken tatsächlich selbst die Kosten für den Aufbau von Sammelstellen tragen. Dies hat gemäß dem jüngsten Bericht des UN-Programms für Umwelt (UNEP) aus dem vergangenen Jahr zu jährlichen Investitionen von rund 2,1 Milliarden US-Dollar in geschlossene Kreislaufsysteme geführt. Die Plastics Pact-Gruppe und ähnliche Branchenverbände haben seit Beginn ihrer Zusammenarbeit im Jahr 2020 etwa acht Millionen Tonnen Kunststoff davon abgehalten, auf Deponien zu landen. Dies geschieht vor allem dadurch, dass alle Akteure im Sektor dazu gebracht werden, denselben grundlegenden Regeln für das Sortieren und Verarbeiten von Recyclingmaterialien zu folgen.

Hemmnisse für Kreislaufwirtschaft: Warum lineare Modelle trotz Investitionen bestehen bleiben

Wir verlassen uns weiterhin zu sehr auf neue Kunststoffe, weil unsere Abfallsammelsysteme unkoordiniert sind. Schauen Sie sich nur das Recycling von flexiblen Verpackungen an – weltweit verfügen gerade einmal 12 % der Städte über entsprechende Straßenrand-Sammlungen. Hinzu kommt das finanzielle Problem. Recyceltes PET kostet laut ICIS-Daten aus dem vergangenen Jahr immer noch etwa 17 % mehr als herkömmlicher Kunststoff. Und der Bau solcher mechanischer Recyclinganlagen? Das erfordert erhebliche Investitionskosten in Höhe von rund 740 Millionen US-Dollar. All diese Probleme verdeutlichen, warum wir bessere politische Rahmenbedingungen benötigen, die eng mit Technologie zusammenarbeiten, wenn wir Fortschritte hinwegen zu einer Kreislaufwirtschaft tatsächlich erreichen wollen. Das System ist derzeit einfach nicht richtig aufgestellt, um diesen Übergang reibungslos zu bewältigen.

Politische Rahmenbedingungen und globale Regulierungstrends im Umgang mit Kunststoffen

EU-Richtlinie zu Einwegkunststoffen und ihre globale Auswirkung

Seit 2019 hat die Europäische Union ihre Richtlinie zu Einwegkunststoffen eingeführt, die als Modell für andere Regionen dient. Die Richtlinie verbietet alltägliche Gegenstände wie Plastikbesteck, Trinkhalme und jene lästigen Polystyrolschäume, wie wir sie von Fast-Food-Verpackungen kennen. Hinzu kommt die Forderung, dass bis 2029 mindestens 90 Prozent der PET-Flaschen gesammelt werden müssen. Auch Länder außerhalb der EU haben aufmerksam zugeschaut. Inzwischen folgen 27 verschiedene Länder mit eigenen Versionen von Plastikverboten. Kanada plant, Einwegkunststoffe bis 2025 vollständig abzuschaffen, während mehrere südostasiatische Länder schrittweise die Nutzung von Plastiktüten in ihren Regionen beschränken. Ein kürzlich veröffentlichter Globaler Abfallwirtschaftsbericht, der für 2025 erwartet wird, prognostiziert, dass diese Regularien, sofern sie Bestand haben, bis zum Jahr 2030 etwa 40 Prozent des Plastikmülls in den Ozeanen reduzieren könnten. Dies deutet auf eine größere Entwicklung hin – eine langsame, aber stetige Bewegung hin zu einer internationalen Vereinbarung im Umgang mit Plastikverschmutzung.

Internationale Verbote von Mikroplastikpartikeln und Einweg-Kunststoffen

Verbote von Mikroplastikpartikeln sind mittlerweile in etwa 43 verschiedenen Ländern weltweit in Kraft. Die Vereinigten Staaten verabschiedeten ihr Gesetz „Microbead-Free Waters Act“ bereits im Jahr 2015, und Südkorea folgte kürzlich mit einem Verbot aus dem Jahr 2023, das kosmetische Produkte mit Mikroplastik zieltarget. Die meisten Mitgliedstaaten der OECD, etwa über 90%, haben heutzutage Vorschriften gegen Einweg-Kunststoffe eingeführt. Länder mit sich noch entwickelnder Wirtschaft, wie Indien und Kenia, konzentrieren sich in der Regel zunächst auf Verbote jener dünnen Plastiktüten, die leicht reißen. Obwohl diese Umweltbemühungen im Einklang mit den Zielen für Nachhaltige Entwicklung Nummer 12 (verantwortungsvolles Konsumverhalten) und Nummer 14 (Schutz der Meereslebewesen) stehen, bleibt in vielen Regionen das große Problem der Durchsetzung, wo ordnungsgemäße Abfallmanagementsysteme noch nicht existieren.

Politische Empfehlungen für eine nachhaltige Kunststoffproduktion

Hauptstrategien beinhalten:

• Vorgaben für Recyclinganteile : Mindestens 30 % für Verpackungen bis zum Jahr 2030
• Erweiterte Herstellerverantwortung (EPR) programme, die 100 % des Kunststoffabfalls nach Verbrauch abdecken
• Kohlenstoffpreis-Mechanismen bestrafung der Produktion von Neu-Polymeren

A stoffstromanalyse 2023 zeigt, dass diese Politiken die Emissionen der Kunststoffproduktion um 22 % reduzieren könnten, während gleichzeitig Investitionen in die Kreislaufwirtschaft beschleunigt werden. Die Harmonisierung der Definitionen von „recycelbarem“ und „kompostierbarem“ Kunststoff über verschiedene Jurisdiktionen hinweg bleibt entscheidend, um eine Marktfragmentierung zu vermeiden.

Neue Alternativen: Biokunststoffe und nachhaltige Rohstoffe

Biokunststoffe und bio-basierte Rohstoffe: Potenzial und Grenzen

Biokunststoffe, hergestellt aus Materialien wie Maisstärke oder Zuckerrohr, bieten eine Möglichkeit, um Materialien auf natürliche Weise abbauen zu können, anstatt auf Ölprodukte angewiesen zu sein. Marktanalysten diskutieren, wie sich diese Branche voraussichtlich recht stark entwickeln könnte, möglicherweise bis 2035 einen Geschäftswert von rund 98 Milliarden US-Dollar erreicht. Vor allem Verpackungsunternehmen und Automobilhersteller zeigen derzeit großes Interesse. Polymilchsäure (PLA) und andere biobasierte Kunststoffe wirken auf dem Papier vielversprechend, allerdings liegen die Herstellungskosten immer noch etwa zwei- bis dreimal höher als bei herkömmlichem Plastik. Diese Preisdifferenz stellt ein Problem dar. Ein weiteres großes Problem besteht darin, dass landwirtschaftliche Flächen für die Produktion dieser Materialien benötigt werden, die eigentlich für den Anbau von Nahrungsmitteln erforderlich sind. Aufgrund dessen untersuchen Forscher alternative Optionen. Nebenprodukte der Ernte, also beispielsweise Stroh oder Holzabfälle, sowie speziell für diesen Zweck angebaute Algen erhalten vermehrt Aufmerksamkeit. Einige Experten glauben, dass wir unsere Abhängigkeit von traditionellen Biomasseressourcen innerhalb der nächsten Jahre um etwa 40 Prozent reduzieren könnten, sofern diese neuen Ansätze erfolgreich sind.

Verminderung von Mikro(nano)-Plastik-Verschmutzung durch Materialinnovation

Neue Entwicklungen im Bereich biologisch abbaubarer Kunststoffe machen ernsthafte Fortschritte im Kampf gegen das Mikroplastik-Problem, indem sie mit der Natur statt gegen sie arbeiten. Nehmen wir beispielsweise PHA – diese kompostierbaren Biokunststoffe können sich vollständig abbauen, und zwar innerhalb von etwa sechs Monaten, wenn sie in industriellen Kompostieranlagen verarbeitet werden, während herkömmliche Kunststoffe Hunderte von Jahren benötigen, um überhaupt zu verrotten. Einige spannende jüngste Fortschritte haben uns wasserlösliche Alternativen für Dinge wie Abdeckungen in der Landwirtschaft und Verpackungen beschert, die buchstäblich nach der Benutzung verschwinden und somit verhindern, dass diese winzigen Plastikpartikel in unsere Umwelt gelangen. Während weltweit immer mehr Länder durch Gesetzgebung gegen Einwegkunststoffe vorgehen, könnten solche Lösungen dazu beitragen, die jährliche Menge an Kunststoff, die in die Ozeane gelangt – geschätzt zwischen 8 und 12 Millionen Tonnen – bis zur Mitte des nächsten Jahrzehnts deutlich zu reduzieren, so die aktuellen Prognosen.

FAQ-Bereich

Wie hoch ist die derzeitige globale Kunststoffproduktion?

Im Jahr 2022 erreichte die weltweite Kunststoffproduktion jährlich etwa 468 Millionen Tonnen.

Wofür werden Kunststoffe in der Industrie hauptsächlich verwendet?

Der Großteil der produzierten Kunststoffe wird für Verpackungsmaterialien, Baustoffe und Alltagsprodukte genutzt.

Wie wirkt sich die Kunststoffproduktion auf die Umwelt aus?

Die Kunststoffproduktion trägt erheblich zur Kohlenstoffverschmutzung und Abholzung bei, da ein großer Teil fossiler Brennstoffe verbraucht wird, was hohe Treibhausgasemissionen verursacht.

Welche Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen gibt es auf dem Markt?

Biokunststoffe aus Maisstärke oder Zuckerrohr sowie andere innovative biologisch abbaubare Alternativen wie PHA werden als Ersatz für herkömmliche Kunststoffe erforscht.

Warum ist die Recyclingquote von Kunststoff so niedrig?

Die niedrige Recyclingquote ist auf die starke Abhängigkeit von neuen Rohmaterialien sowie auf Ineffizienzen in den aktuellen Recyclingsystemen und -technologien zurückzuführen.