Werkstoffrecycling – Recycling von Kunststoffen

Werkstoffrecycling – Recycling von Kunststoffen Übung

• Erkläre, was Polymere sind.

  Tipps

  Kunststoffe bestehen aus Polymeren.

  Überlege, wofür das Kürzel Poly- steht.

  Lösung

  Bei Polymeren handelt es sich um sehr große Moleküle. Sie bestehen aus vielen kleinen Molekülen. Diese kleineren Moleküle bezeichnet man als auch Monomere.

  Synthetische und halbsynthetische Polymere stellen die Grundlage für die Herstellung von Kunststoffen dar. Es gibt aber auch Polymere in der Natur. Diese bezeichnet man dann als Biopolymere. Eines der bekanntesten Biopolymere ist die Cellulose.

• Beschreibe die typischen Merkmale der Recyclingverfahren.

  Tipps

  Überlege, ob für eine chemische Zersetzung viel oder wenig Energie benötigt wird.

  Ammoniak und Methan werden eingesetzt, um neue Stoffe zu synthetisieren.

  Lösung

  Auch Kunststoffe können kaputtgehen oder werden nicht mehr in ihrer jetzigen Form benötigt. Damit man diese aber wiederverwenden kann, werden sie recycelt. Das spart Geld und Energie im Gegensatz zur ganz neuen Herstellung von Kunststoffen. Man unterscheidet beim Recyclen von Kunststoffen zwischen dem werkstofflichen und dem rohstofflichen Recycling.

  • Beim werkstofflichen Recycling wird am Anfang intensiv sortiert und gereinigt. Es erfolgt keine chemische Zersetzung, weshalb der Energieverbrauch im Vergleich zum rohstofflichen Recycling geringer ist. Der Kunststoff wird hier neu regeneriert.
  • Beim rohstofflichen Recycling wird weniger sortiert und weniger gereinigt. Dafür werden die Kunststoffe chemisch zersetzt und es werden Synthesegase, wie Ammoniak und Methan, erzeugt. Am Ende des Recyclings erhält man keine Kunststoffe mehr.

• Ermittle, um welches Recyclingverfahren es sich handelt.

  Tipps

  Überlege, ob ein Molekül zerstört oder erhalten bleibt.

  Findet eine chemische Zersetzung statt?

  Lösung

  Beim Recycling dieses Polymers handelt es sich um das rohstoffliche Recycling. Dies kann man damit begründen, dass das Polymer durch eine chemische Zersetzung in seine Monomere zerlegt wird. Bei der chemischen Zersetzung handelt es sich um die Hydrolyse. Darunter versteht man in der Chemie die Spaltung eines Moleküls durch die Anlagerung von Wasser. Es bildet sich in diesem Beispiel dann eine neue Hydroxy-Gruppe am Monomer aus. So wird das Polymer Stück für Stück durch die Anlagerung von Wasser gespalten.

• Erschließe die Vor- und Nachteile des thermischen Recyclings.

  Tipps

  Erschließe aus den Merkmalen des Recyclingverfahrens mögliche Vor- bzw. Nachteile.

  Lösung

  Neben dem rohstofflichen und dem werkstofflichen Recycling wird auch oft das thermische Recycling genutzt. Dabei wird der Stoff verbrannt und die daraus gewonnene Energie kann genutzt werden. Der Nachteil ist jedoch, dass dabei gefährliche Giftstoffe, wie Dioxine, entstehen können. Deshalb ist es auch nicht von Vorteil, seinen alten PVC-Boden im eigenen Garten zu verbrennen, denn Dioxine sind cancerogen (krebserregend).

• Beschreibe die Herstellung von Synthesegasen beim rohstofflichen Recycling.

  Tipps

  Achte darauf, dass links und rechts vom Reaktionspfeil dieselbe Anzahl an Atomen zu finden ist.

  Achte auf die Kürzel mono und di.

  Lösung

  Kunststoffabfälle können aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht immer werkstofflich recycelt werden. Dann setzt das rohstoffliche Recycling an. Dabei werden die Bindungen in den Makromolekülen gebrochen und die entstandenen kleineren Molekülteile werden für neue Synthesen eingesetzt. Man erhält dann z.B. Synthesegase. Diese Gasgemische können zur Synthese eingesetzt werden. Methanol entsteht aus Kohlenstoffmonoxid und Wasserstoff. Ammoniak kann aus Synthesegas, welches Wasserstoff enthält, und Stickstoff gewonnen werden.

• Erläutere das Recyling von Polyethylenterephthalat.

  Tipps

  Zunächst muss ein Medium geschaffen werden, in dem sich der Kunststoff auflösen kann.

  Überlege, welche Produkte am Ende der Reaktion entstanden sind.

  Lösung

  Polyethylenterephthalat gehört zur Gruppe der Polyester und ist somit auch ein Kunststoff. Dieser kann mithilfe der Hydrolyse recycelt werden. Das Verfahren der Hydrolyse gehört zum rohstofflichen Recycling. Dazu wird der Polyester in siedende Natronlauge gegeben. Der Kunststoff löst sich dann nach wenigen Minuten auf.

  Der Polyester wird in seine Edukte zerlegt. Ester bilden sich durch Kondensation von Alkohol und Carbonsäure und werden durch eine Hydrolyse gespalten. Daher bilden sich bei der Hydrolyse (Rückreaktion) ein Alkohol und eine Säure. Im Speziellen bilden sich Terephthalsäure und Ethylenglykol aus.