Kunststoffrecycling Chemisches Recycling: Was dafür spricht – und was dagegen

Ist chemisches Recycling überhaupt Recycling?

Zum gegenwärtigen Zeitpunkt wird das Recycling von Kunststoffen vorrangig durch mechanische Verfahren bewerkstelligt, bei denen – ganz im Sinne der Kreislaufwirtschaft – die Abfälle nach ihrer eigenschaftsspezifischen Trennung/Sortierung in ebenso spezifischen Prozessen zu Rezyklaten aufbereitet werden. Ein definierendes Grundmerkmal des mechanischen Recyclings ist, dass dabei die chemische Struktur der verwerteten Altstoffe erhalten bleibt. Im Gegensatz dazu verfolgt das chemische Recycling einen technologisch anderen Ansatz.

Im Grunde ist chemisches Recycling hier erst einmal nur als der Oberbegriff zu verstehen, unter dem sich die verschiedensten und komplexesten Verfahren der Depolymerisation von Altkunststoffen bündeln. Allgemeinverbindlich formuliert, werden beim chemischen Recycling Kunststoffabfälle in ihre Grundbausteine zerlegt, um aus diesen anschließend neue Kunststoffe herzustellen. Spezifischer gesagt: Beim chemischen Recycling werden mittels chemischer/thermochemischer (Depolymerisations-) Prozesse Kunststoffpolymere (also aus Molekülketten bestehende chemische Verbindungen) komplett in ihre Monomere (also ihre chemischen Grundbausteine oder Basischemikalien) zerlegt, um in Folge aus diesen dann einen Kunststoff quasi völlig neu herzustellen.

Was unmittelbar zu einer Kernfrage führt: Ob man mit Blick auf eben diesen technologischen Grundaspekt der Depolymerisations-Verfahren überhaupt von „Recycling“ sprechen sollte oder darf? Und wenn ja, wie substanziell ist dieses dann bezüglich seiner ökologischen Nachhaltigkeit?

Technologische Verfahren des chemischen Recyclings: Zielsetzungen und Herausforderungen

Grundlegend werden mit dem chemischen Recycling drei ökologisch relevante Ziele erfüllt:

1. Die Separierung/Ausschleusung von Schad- aus den Kunststoffen bei gleichzeitiger materieller Neuverwertung letzterer.
2. Die Aufbereitung und Kanalisierung von Abfallströmen, die für ein mechanisches Recycling sowohl in technischer als auch wirtschaftlicher Hinsicht ungeeignet sind.
3. Die Verwertung von Kunststoffabfällen, die so stark verunreinigt sind, dass sich für sie ein mechanisches Recycling nur bedingt oder gar nicht anbieten.

Zur Erreichung dieser Ziele können wiederum drei verschiedene Verfahren zur Anwendung kommen. Den positiven Effekten, die diese Verfahren bei der Gewinnung von Sekundärrohstoffen mit sich bringen, stehen dabei in der gesamtökologisch-technologischen Bewertung noch Defizite gegenüber:

Pyrolyse ist ein thermochemischer Prozess, bei dem unter Sauerstoffausschluss organische Materialien auf 400 bis 500°C aufgeheizt werden und einen Schmelz- und Zersetzungsprozess durchlaufen. Je nach Basisstoff entstehen dabei gasförmige, flüssige oder auch feste Reaktionsprodukte (Gas, Öl, Wachse), die als Grundstoff in der chemischen Industrie (für Veredlungs-/Destillationsprozesse) oder zur Herstellung von/Weiterverwertung als Treib- und Ersatzbrennstoffe/n genutzt werden können. Nachteile sind:

• hoher Energiebedarf
• Eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Pyrolyse erfordert die Schaffung homogener Abfallströme, also die Gewährleistung eines Zugriffs auf vorgetrennte, möglichst „reine“ Abfälle.
• Zudem ist zu beachten, dass bei der Pyrolyse chemische Schadstoffe (polyzyklische Kohlenwasserstoffe, Dioxine, Stickstoffverbindungen) oder Abfall- und Restsubstanzen (Flugasche, Koks, Abwässer) entstehen können, die ihrerseits eine Weiterbehandlung/Deponierung erfordern.

Gasifizierung/Vergasung ist ein thermisches Verfahren zur Gewinnung von Synthesegas (Wasserstoff-Kohlenmonoxid-Gemisch) aus Kunststoffabfällen. Diese werden bei 1000 bis 1600°C und Atmosphärendruck (bis 60 bar) aufgespalten. Das dabei entstehende Synthesegas kann in der chemischen Industrie als Grundstoff zur Herstellung vieler chemischer Produkte (z. B. Methanol, Ammoniak) oder als Brenn- oder Kraftstoff genutzt werden. Nachteile sind:

• Verunreinigungen (Ammoniak, Schwefelwasserstoffe, Teer, Stickoxide) machen bei der Gasifizierung mitunter kostenaufwendige Reinigungsverfahren nötig, heißt:
• Auch hier ist die Qualität des erzeugten Synthesegases wesentlich von den verwendeten Einsatz-/Basisstoffen abhängig. Je heterogener diese Stoffe sind, desto aufwendiger werden die Verfahren für die Gewinnung nutzbaren Synthesegases.

Solvolyse und Verölung sind Verfahren zur Verflüssigung fester Stoffe: Bei der Solvolyse mittels Druck- und Temperaturerhöhung (150 bis 400°C) und unter Verwendung von organischen Lösemitteln/Katalysatoren (Methanol, Wasser, Glykol), bei der Verölung durch direkte thermische oder katalytische Zersetzung der Kunststoffpolymere. Nachteile sind:

• Solvolyse erfordert eine aufwendige Lösemittelabtrennung samt angemessener Entsorgung/Wiederverwertung der verwendeten Katalysatoren.
• Das Endziel der Verflüssigung wird während des technologischen Prozesses u. a. über eine „Wachsphase“ des jeweils behandelten Stoffes erreicht. Dabei entstehen Rückstände (z. B. Füllstoffe) und Verschmutzungen. Letztere sind – je nach Art und Reinheit der Einsatz-/Basisstoffe – auch in der flüssigen Phase noch vorhanden. D. h., für eine hochwertige Nutzung des angestrebten Produktes sind entsprechende Reinigungsprozesse unumgänglich.

Pro & Contra: Ökologischer Mehrwert versus technologischer Aufwand

Nun mögen allein schon die hier nur skizzierten Verfahrensvarianten zeigen, warum chemisches Recycling so kontrovers diskutiert wird. Gesamtgesellschaftlich, aber gerade auch in Expertenkreisen und der Fachbranche.

Allerdings: Die Für und Wider des chemischen Recyclings liegen dabei mitnichten so eindeutig klar auf der Hand, wie es die jeweiligen Verfechter mitunter postulieren. Was für die einen etwa der Lösungsweg zur Bewältigung des Verpackungsmüllproblems ist, ist für die anderen eine Rechnung, bei der die Kosten den Nutzen übersteigen – nur, dass gerade im Falle des chemischen Recyclings die Grenzen zwischen dem einen und anderen, zwischen Effizienz und Aufwand, zwischen ökologischer wie ökonomischer Ent- und Belastung in Teilen geradezu fließend sind. Was vielleicht auch schon der Umstand ahnen lässt, dass bisher selbst eine detailliert fixierte, verbindliche Definition des Begriffes „chemisches Recycling“ schlicht nicht existiert – auch wenn die damit verbundenen technologischen Prozesse durch das Kreislaufwirtschaftsgesetz (§3 KrWG) und die Abfallrahmenrichtlinie erst einmal prinzipiell als Recycling „abgesegnet“ sind.

Will man es dennoch auf Fixpunkte herunter brechen, finden sich auf der Contra-chemisches-Recycling-Seite vor allem folgende Punkte:

• der oben bereits aufgeführte hohe Energieverbrauch;
• hoher Vor- und Nachbereitungsaufwand;
• der Ausstoß erheblicher Mengen CO2 bei der Gasifizierung;
• der Umstand, dass die aus dem chemischen Recycling gewonnen Brennstoffe wie Öl, Gas oder Kohle ihrerseits ein den fossilen Brennstoffen ähnliches CO2-Emissions-Verhalten an den Tag legen;
• dass abseits der Parameter industrieller Größenordnungen auch bei Siedlungsabfällen ob deren Heterogenität die Verwertung durch chemisches Recycling ineffizient wird.

Im Gegenzug dazu spricht für das chemische Recycling:

• dass es fraglos ein technologisch wirksamer Prozess zur Ausschleusung von Schadstoffen ist und als solcher
• mindestens eine Ergänzung zum werkstofflich-mechanischen Recycling; vor allem auch dann, wenn dieses technologisch nicht realisierbar oder zu aufwendig wird.
• Wie mechanisches lässt sich zudem natürlich auch chemisches Recycling außerhalb des Kunststoffbereichs anwenden, beispielsweise bei der Phosphorgewinnung aus Klärschlamm.
• Mithin ist chemisches Recycling immer auch eine Alternative zur Abfallverbrennung und der mit dieser einhergehenden CO2 -Emission.

Perspektiven weiten: Raus aus den Kinderschuhen

In etwas weiter gefasster Perspektive betrachtet, offeriert chemisches Recycling nicht weniger als die Option einer „Kohlenstoffkreislaufwirtschaft“. Also einen Aspekt wirtschaftlicher Neujustierung, in der kohlenstoffhaltiger Abfall als ein Rohstoff genutzt wird, der durch forcierte technologische Einbindung in die Prozessketten der Produktfertigung zumal für die chemische Industrie in Teilen das Erdöl/Erdgas als Rohstoff ersetzen könnte. Was – wie ja wiederum unsere politische Gegenwart eindringlich zeigt – für die Zukunft eben nicht nur aus rein wirtschaftlichen oder ökologischen Gesichtspunkten wünschenswert ist. Dass in dieser weiter gefassten Perspektive auch der stärkere Einsatz von Ersatzbrennstoffen eine Zukunftsrolle spielt, versteht sich von selbst.

Klar ist allerdings auch: Gegenwärtig ist die werkstoffliche Verwertung, ist ein mechanisches Recycling gegenüber dem chemischen Recycling, weit vorteilhafter. Ökologisch wie ökonomisch.
Andrerseits: Dass sowohl Befürworter wie auch Kritiker des chemischen Recyclings diesem bestätigen, dass es „immer noch in den Kinderschuhen“ steckt, heißt ja auch, dass da etwas am Wachsen ist. Und das meint nicht zuletzt, die wachsende Suche nach Alternativen mit praktikablen Lösungen. Nicht nur, aber gerade auch bei der Frage: „Was tun mit unserem Kunststoffmüll?“

Allein auf Verbesserung und Optimierung momentaner Prozessketten zu setzen, wird nicht genügen, die Zielvorgaben der Kreislaufwirtschaft zu erreichen. Bei der nach wie vor virulenten Problemlage der Aufbereitung gemischter Altkunststoffe könnte chemisches Recycling einen entscheidenden Beitrag leisten. Dieser Gedanke hat bereits Einzug in den politischen Diskurs gehalten. Im Koalitionsvertrag der Ampel-Regierung 2021-2025 heißt es auf Seite 34: „Wir nehmen chemisches Recycling im Verpackungsgesetz als Recyclingoption auf.“

Dass dessen ökologische Effizienz zum jetzigen Zeitpunkt strittig ist, hat maßgeblich auch damit zu tun, dass man eine wirklich reale Einschätzung und Bewertung dieser Effizienz einfach noch nicht eindeutig vornehmen kann. Dafür braucht es neben Zeit vor allem mehr Investitionen, gezielte Forschung, Expertise. Und das Aufgeben von hartnäckigen Entweder-Oder-Positionen. Kurz: Dinge eben, mit denen man aus Kinderschuhen herauswächst.

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