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Kunststoffe in der Umwelt

Zum Tag des Meeres am 8. Juni Neues UBA-Papier: Zahlen, Hintergründe, Forschungsbedarf und Maßnahmen gegen die Plastikflut Kunststoffe sind wertvolle Werkstoffe, aber sie werden zum Problem, wenn sie als Abfall in der Umwelt landen. Dort werden sie nur sehr langsam abgebaut und können Ökosysteme und Lebewesen schädigen. In welchem Ausmaß finden sich Kunststoffe in Wasser, Boden, Luft, in den Meeren und an den Küsten in Deutschland? Wie und warum gelangen sie überhaupt dorthin? Wo gibt es weiteren Forschungsbedarf – und mit welchen Maßnahmen können die Kunststoffeinträge in Deutschland reduziert werden? Einen aktuellen Überblick gibt das neue Papier des Umweltbundesamts (UBA) „Kunststoffe in der Umwelt“. In den 1950er Jahren wurden weltweit etwa 1,5 Millionen Tonnen Kunststoff im Jahr produziert. Im Jahr 2016 waren es bereits 348 Millionen Tonnen, Tendenz steigend. Gleichzeitig gelangen immer mehr Plastikabfälle in die Umwelt. Inzwischen finden sich Kunststoffreste überall: in Flüssen, Seen und Böden, in den Meeren und in vielen Meerestieren. Diskutiert wird auch, ob Kunststoffpartikel in der Luft vorkommen, im Trinkwasser und in anderen Lebensmitteln. Eine Hauptursache für die weltweite Plastikflut in der Umwelt ist fehlendes oder unzureichendes Abfall- und Abwassermanagement. Kunststoffe gelangen aber auch auf zahlreichen weiteren Wegen in die Natur, zum Beispiel als Abrieb von Autoreifen, von Bauwerken, Folien oder Kleidung aus Kunststofffasern. Kosmetika oder Reinigungsmittel enthalten Mikroplastik, Düngemittel werden mit Plastik ummantelt. Nicht zuletzt gelangen auch immer mehr Kunststoffe in die Umwelt, weil die Menschen Produkte wie Kaffeebecher, Zigarettenstummel oder Plastiktüten achtlos liegenlassen oder wegwerfen (sog. Littering). Die Autorinnen und Autoren des Papiers erklären, was Kunststoffe überhaupt sind und mit welchen Methoden man sie in der Umwelt untersuchen und messen kann. Sie zeigen das Vorkommen von Kunststoffen in Wasser, Boden, Luft und Meeren in Deutschland und welche Folgen das für die Ökosysteme hat. Es werden Bereiche mit (noch) unzureichender Datenlage identifiziert und Forschungsbedarfe benannt ebenso wie Maßnahmen, um Kunststoffeinträge in die Umwelt in Deutschland wirksam zu reduzieren und den Zustand der Umwelt zu verbessern. Tag des Meeres am 8. Juni : Vor allem in den Meeren sind Kunststoffabfälle in den vergangenen Jahren zu einem sichtbaren und drängenden Problem geworden. Etwa 75 Prozent der Müllfunde in den Meeren und an Stränden bestehen aus Kunststoffen. Untersuchungen zeigen, dass weltweit mehr als 800 Tierarten von den negativen Auswirkungen betroffen sind, besonders häufig verheddern sie sich in Müllteilen und verschlucken diese. Die ⁠ UN ⁠-Kampagne „Play it out“ widmet sich dem Kampf gegen Plastikmüll in den Meeren. Der diesjährige Tag des Meeres steht unter dem Motto „Gender and the Ocean“.

Mineralölrückstände in Adventskalendern sind vermeidbar

Mineralölfreie Druckfarben senken Risiko von Verunreinigungen in Lebensmitteln Mineralöle in Lebensmitteln haben viele Quellen. Diese lassen sich durch verschiedene Maßnahmen mindern oder ganz abstellen. Einen wichtigen Beitrag kann der Einsatz mineralölfreier Druckfarben leisten. Dadurch lässt sich die Übertragung von Mineralölen deutlich abschwächen. Auch wenn dafür technische Anpassungen an den Druckmaschinen und den Druckfarben erforderlich sein können, sind mineralölfreie Farben mit keinen größeren Mehrkosten verbunden. Der Präsident des Umweltbundesamtes, Jochen Flasbarth appelliert: „Verpackungshersteller und Zeitungsdrucker sollten flächendeckend auf mineralölfreie Druckfarben umsteigen. Damit kann der Eintrag von Mineralöl in den Papierkreislauf direkt an der Quelle vermieden werden.“ Das Umweltbundesamt (UBA) verwendet für seine im Bogenoffset-Heatset-Verfahren gedruckten Broschüren und Flyer schon seit längerem mineralölfreie Druckfarben -  ohne Qualitätsverlust. Mineralöle können sich von Verpackungen auf Lebensmittel übertragen. Selbst durch Zwischenverpackungen können die Mineralölrückstände diffundieren und auf die Produkte  übergehen. In einem am 26. November 2012 veröffentlichten Test der Stiftung Warentest konnten Mineralölbestandteile in der Schokolade von Adventskalendern nachgewiesen werden. In einigen Proben konnten die Tester pro Kilogramm Schokolade mehr als 10 Milligramm Mineralöl ermitteln. Hierfür werden verschiedene Ursachen verantwortlich gemacht. Mineralöle und mineralölähnliche Verbindungen können sowohl aus Druckfarben als auch aus Kunststofffolien entweichen. Negativ wirken sich mineralölhaltige Druckfarben auch beim Papierrecycling aus. Wenn das Altpapier mit diesen Farben bedruckt wurde, kann das daraus entstehende Recyclingpapier wieder Mineralöle enthalten und in Lebensmittel abgeben. Weitere potentielle Quellen für Mineralöle in Lebensmitteln bilden die Maschinenöle in den Produktionsmaschinen sowie altpapierhaltige Verpackungen, die für den Transport verwendet werden. Für besonders gefährdete Lebensmittel ist daher eine wirksame Barriere in der Verpackung zum Schutz der Verbraucher notwendig. Solche Lösungen stehen bereits zur Verfügung. An der Weiterentwicklung entsprechender Konzepte wird intensiv gearbeitet. Dennoch gilt: Verpackungen aus recycelten Altpapier sind umweltfreundlicher und nachhaltiger als Verpackungen aus Frischfasern. Dieser Vorteil ließe sich noch weiter ausbauen, wenn beim Bedrucken von Papier nur mineralölfreie Farben zum Einsatz kämen. Besonders relevant ist der Zeitungsdruck. Setzten die Druckereien für Zeitungen nur mineralölfreie Farben ein, könnten mehr als 60.000 Tonnen Mineralöl im Papierkreislauf direkt an der Quelle vermieden werden. Die Mehrkosten dafür belaufen sich dabei nach Schätzungen auf 1 bis 2 Cent pro Zeitung. Druckfarbenhersteller bestätigen: Wir liefern mineralölfreie Druckfarben, sobald die Nachfrage dafür wächst. Unterschiedliche Unternehmen gehen bereits mit positivem Beispiel voran. Bereits seit Januar 2012 druckt die Report Verlagsgesellschaft mbH in Bocholt ihre Zeitungen mineralölfrei. Dafür nutzt sie das Rollenoffset-Coldset-Verfahren. Auch die Kundenzeitungen mehrerer Supermarktketten werden mit mineralölfreien Farben gedruckt, genutzt wird hierfür das Rollenoffset-Heatset-Verfahren. Auch das Umweltbundesamt druckt alle Publikationen im Bogenoffset-Heatset-Verfahren ohne mineralölhaltige Farben. Jochen Flasbarth: „Es ist wichtig, dass alle Akteure in der Wertschöpfungskette dazu beitragen, den Eintrag von Mineralöl in den Stoffkreislauf zu verringern. Mit dem Einsatz mineralölfreier Druckfarben kann bereits an der Quelle ein großer Schritt in diese Richtung getan werden. So wird sowohl dem Verbraucherschutz wie auch dem Umweltschutz nachhaltig Rechnung getragen.“ Auch die deutschen Verlagshäuser und die Druckbranche als wesentliche Akteure in der Papierrecyclingkette sind daher aufgerufen, die Ergebnisse des erfolgreichen mineralölfreien Drucks einzelner Unternehmen auf die flächendeckende Herstellung von Presseprodukten zu übertragen. Die Broschüre kann kostenlos bestellt und heruntergeladen werden.

2nd Life PLA

Das Projekt "2nd Life PLA" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Kunststoffverarbeitung in Industrie und Handwerk durchgeführt. Polylactid (PLA), ein Kunststoff aus erneuerbaren Ressourcen, ist eine Alternative zu den fossilen Kunststoffen. Derzeit ist PLA nur in geringen Mengen verfügbar und hat demzufolge einen hohen Preis. Ein Forschungsprojekt des IKV beschäftigt sich daher damit die Recyclingfähigkeit von PLA zu bewerten. Ziel ist es, die Markteinführung von PLA zu vereinfachen und so eine ökologisch nachhaltige Produktion von Kunststoffverpackungen auch ökonomisch voranzubringen. Das IKV untersucht die Extrusion des Materials auf einer Flachfolienanlage. Durch mehrfache Extrusion wird untersucht, wie sich der Werkstoff bei häufiger Belastung verhält, die bei einem internen Recyclingkreislauf zu erwarten ist. Weitere Versuchsreihen sollen die für industrielle Anwendungen angestrebten Recyclingmethoden nachbilden. Z. B wird das Rezyklat mit unterschiedlichen Mengenanteilen Neuware gemischt und anschließend auf der Extrusionslinie verarbeitet. Um den Prozessschritt der Vortrocknung einzusparen, wird die Verarbeitung mit Schmelzeentgasung untersucht. Insbesondere bei der Produktion von Lebensmittelverpackungen ist der Kontakt zwischen Packgut und Rezyklat zu vermeiden. Dazu wird ein mehrschichtiger Folienverbund hergestellt, bei dem das Rezyklat lediglich in der mittleren Schicht eingesetzt wird.

System zur Sicherung von Deichen und Ufern

Das Projekt "System zur Sicherung von Deichen und Ufern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Dortmund, Fachbereich Design durchgeführt. Es handelt sich bei dem System um wiederverwendbare, faltbare und dadurch gut lagerbare Hohlkoerper aus flexibler Kunststofffolie, die erst im Einsatz vor Ort mit Wasser gefuellt und mit Blei beschwert den erforderlichen Druck auf gefaehrdete Deiche und Uferbefestigungen ausueben. Fuer den praktischen Einsatz sind zwei Module erforderlich. Das Basismodul hat eine glatte Grundflaeche, damit der Druck ganzflaechig auf den Untergrund einwirken kann. In verschiedenen Schichtungen, je nach Bedarf, wird das Hauptmodul daruebergestapelt. Die aeussere Form ist so gestaltet, dass durch die Verzahnung der einzelnen Elemente eine stabile, unverrueckbare Lage ermoeglicht wird. Die Konstruktion beruecksichtigt in ihren Dimensionen eine leichte Handhabung beim Transport und beim Aufbau vor Ort. Die einzelnen Behaelter fassen ca. 20 l Wasser. Die Bleigewichte sind integriert. (In der Weiterentwicklung werden die Bleibeschwerungen bei der Herstellung der Modulen von innen in Form von flachen Platten fest eingebracht.) Das Gesamtgewicht eines Moduls im gefuellten Zustand betraegt ca. 30 kg. Im leeren Zustand betraegt das Transportgewicht des Kunststoffmantels und der Bleibleche weniger als die Haelfte von herkoemmlichen Sandsaecken. Das Transportvolumen betraegt sogar nur 10 Prozent der vergleichbaren Sandmenge. Die Hohlkoerper sind als Faltsystem ausgelegt und dadurch platzsparend zu lagern. Das Einfuellen des Wassers erfolgt direkt am Einsatzort. Entsorgungsprobleme, wie sie sich beim Gebrauch von Sandsaecken ergeben, entfallen vollstaendig, da das Wasser aus den Modulen an Ort und Stelle ohne eine Gefaehrdung der Umwelt abgelassen werden kann. Die Elemente koennen platzsparend gelagert und wiederverwendet werden.

Teilprojekt: Fh IVV

Das Projekt "Teilprojekt: Fh IVV" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung durchgeführt. Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Verfahrens zur Herstellung einer aktiven Lebensmittelverpackungsfolie. Die Imprägnierung mittels überkritischem CO2 ermöglicht es, Kunststofffolien mit pflanzenbasierten Wirkstoffen antimikrobiell auszurüsten und somit auf toxische organische Lösungsmittel zu verzichten. Derartig funktionalisierte Verpackungen können dazu beitragen, die Sicherheit frischer, leicht verderblicher Lebensmittel zu erhöhen und deren Haltbarkeit zu verlängern. Der Prozess der Imprägnierung von Polymeren mit antimikrobiell aktiven Substanzen durch überkritisches CO2 ist neu im Bereich der Lebensmittelverpackungsfolien. Für dieses neuartige und nachhaltige Verfahren werden neben dem 'grünen' Lösungsmittel CO2 nur Substanzen natürlichen Ursprungs, wie Pflanzenextrakte oder darin vorkommende Einzelsubstanzen verwendet. Das Projekt leistet daher einen wertvollen Beitrag zu einer nachhaltigen und biobasierten Wirtschaft. Um die Projektziele zu erreichen, arbeitet ein internationales Team von chilenischen und deutschen Forschungs- und Industriepartnern eng zusammen. Es werden Pflanzenextrakte entwickelt und bezüglich ihrer antimikrobiellen Wirksamkeit, ihren sensorischen Eigenschaften und ihrer Verarbeitbarkeit bewertet. Parallel dazu wird der Imprägnierungsprozess im Labormaßstab etabliert und optimiert. Es wird der Einfluss unterschiedlicher Verfahrensparameter auf die chemischen, mechanischen und antimikrobiellen Eigenschaften der Folien untersucht. Dies bildet die Grundlage für das anschließende Scale-up auf den Industriemaßstab. Hierzu werden konventionelle Anlagen, welche normalerweise für die Extraktion mit überkritischen CO2 verwendet werden, herangezogen. Die so imprägnierten Verpackungsmaterialien werden erstmalig direkt am Lebensmittel auf ihre Wirksamkeit überprüft und ihr Einfluss auf die Qualität und die Haltbarkeit der Produkte untersucht. Die Anwendbarkeit wird zudem lebensmittel- und verpackungsrechtlich beurteilt.

Teilprojekt 7

Das Projekt "Teilprojekt 7" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von BIOTEC Biologische Naturverpackungen GmbH & Co. KG durchgeführt. In HypoWave wird erstmals ein hydroponisches System zur Pflanzenproduktion untersucht, das mit speziell für den Einsatz in diesem System aufbereitetem kommunalem Abwasser betrieben wird und ohne ein Substrat zur Verankerung der Pflanze auskommt. Ziel ist es, ausgehend von einer Pilotierung in Wolfsburg und unter Berücksichtigung der nötigen Governance ein hydroponisches System zu entwickeln, bei dem eine optimale Nährstoffaufnahme der Pflanzen bei gleichzeitiger Minimierung von Schadstoffen wie Schwermetallen, organischen Spurenstoffen oder pathogenen Keimen im Produkt gewährleistet ist. Zugleich erlaubt dieses System durch die Wiederverwendung eine Verbesserung der Wasserverfügbarkeit. Mittels Fallstudien und einer Wirkungsabschätzung wird untersucht, wie sich die Anforderungen verschiedener Standorte unterscheiden und wo sich Einsatzmöglichkeiten und Marktsegmente für das hydroponische System abzeichnen. Im BIOTEC-Teilvorhaben nimmt die Pilotierung einen zentralen Stellenwert ein. BIOTEC kann auf fundiertes Anwendungswissen im Bereich der Folienentwicklung mit hohen Anteilen biobasierter Rohstoffe zurückgreifen. Diese Kenntnis bringt es in die Entwicklung einer Folie zur Abtrennung von Spross- und Wurzelraum im hydroponischen System ein. Die Folie soll gleichzeitig den Pflanzen als Trägermaterial dienen, so dass auf die nicht nachhaltige Steinwolle verzichtet werden kann. BIOTEC erprobt die Folie in der Pilotierung und prüft mit ISWW die Kompostierbarkeit. Zudem beteiligt sich BIOTEC in der Ergebnisverwertung (und auf Anfrage auch in den Fallstudien (AP5) und Wirkungsabschätzung (AP6)) in der Marktbereitung des Konzepts und Abschätzung der Einsatzmöglichkeiten der entwickelten Technik.

Teilprojekt: FKuR Kunststoff GmbH

Das Projekt "Teilprojekt: FKuR Kunststoff GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von FKuR Kunststoff GmbH durchgeführt. Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung eines neuen Biokunststoffes und einer daraus hergestellten Stegplatte für die Herstellung von Verpackungen. Derartige 'Kunststoffkartons' aus fossilen Rohstoffen werden bereits heute im Export südamerikanischer Produkte wie Blumen, Früchte oder Gemüse eingesetzt. Klassische Kartons aus Papierfasern, obgleich natürlich und nachhaltig, haben für diese Einsatzbereiche einige Nachteile, vor allem die Empfindlichkeit gegen Feuchtigkeit. Zunächst wird das Anforderungsprofil für den zu entwickelnden Biokunststoff ausgearbeitet. Dann werden auf dem Kneter mittels Additiven wie Koppler, Füllstoffe, Weichmacher und Schlägzähigkeitsmodifikatoren in einem iterativen Prozess verschiedene Biokunststoffblends entwickelt und charakterisiert. Neben den mechanischen Eigenschaften wird auch die biologische Abbaubarkeit untersucht. Mit den rheologischen Daten der erfolgversprechendsten Compounds und der Basispolymere werden die Compoundierung und die Kunststoffverarbeitung mittels Software simuliert. Anschließend erfolgt die Verarbeitung der ausgewählten Rezepturen auf einem Labordoppelschneckenextruder, wobei der Einfluss von Scherrate und Temperatur auf die Produkteigenschaften untersucht und die Rezeptur entsprechend dem Anforderungsprofil optimiert wird. Aus diesem Material werden erste Muster von Folien und spritzgegossenen Produkten hergestellt. Nach dem Scale-up auf eine industrielle Compoundieranlage werden ausreichende Mengen des Compounds hergestellt, um danach auf industriellen Anlagen Stegplatten und dünnwandige Spritzgussartikel als Demonstratoren zu produzieren. Daneben wird die Recyclingfähigkeit des Materials untersucht. Begleitet wird das Forschungsvorhaben von einer Ökoeffizienzanalyse.

HEADLINE - High-power high-load Li-Ionen Zellentwicklung für extrudierte Elektroden

Das Projekt "HEADLINE - High-power high-load Li-Ionen Zellentwicklung für extrudierte Elektroden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von EAS Batteries GmbH durchgeführt. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung einer zylindrischen LFP Demonstratorzelle, die im Vergleich zur aktuellen LFP Hochleistungszelle des Typs 602030 eine um 25 % höhere volumetrische Energiedichte bei gleicher Belastbarkeit aufweist. Zusätzlich soll ein Direktbeschichtungsverfahren entwickelt werden, um Elektroden umweltfreundlich und kostengünstiger hergestellten zu können, da keine toxischen Lösungsmittel verwendet werden und sowohl auf zusätzliche Prozessschritte (z.B. Umlaminieren) als auch Hilfsmaterialien (z.B. Kunststofffolien) verzichtet wird. Durch die neuartige Prüftechnik wird außerdem ein besseres Verständnis der Prozesse und Materialien erlangt, welches gleichzeitig zur Reduktion des Produktionsausschusses und Erhöhung der Zellqualität führen wird.

Teilprojekt E

Das Projekt "Teilprojekt E" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von POLIFILM EXTRUSION GmbH durchgeführt. Lignin ist das zweithäufigste polymere Naturprodukt, die größte regenerative Quelle für aromatische Verbindungen und fällt in großen Mengen als Abfallstoff bei der Zelluloseherstellung an. Es gibt ein sehr hohes volkswirtschaftliches Interesse an seiner stofflichen Verwertung im industriellen Maßstab, da bisher trotz des zweifellos vorhandenen chemisch-präparativen Verwertungspotenzials Lignine derzeit fast ausschließlich zur Erzeugung von Prozesswärme und Strom eingesetzt werden. Die Motivation des Verbundvorhabens ist es daher, durch Forschungs- und Entwicklungsarbeiten die chemischen und technischen Grundlagen für hochwertige Folien aus Lignin und Ligninderivaten zu legen. Zunächst werden konventionell verfügbare Ligninbasierte Masterbatche zu Folien extrudiert um die allgemeine Extrudierbarkeit zu bewerten. Diese sollen als mono- und coexdrudierte Castfolien sowie mono- und coexdrudierte Blasfolien hergestellt werden. Weiterhin soll in Grundlagenextrudionstests offline Reckversuche durchgeführt werden um die prinzipielle Eignung der Ligninadditive zur Erzeugung von Kavitäten zu testen, die wesentlich zur Erzeugung einer Membran sind. Nach Aufbereitung und Modifizierung des Lignins bzw. dessen Derivate sollen auf Basis der Grundlagentests Modellfolien mit speziellen Eigenschaften wie Autohäsion sowie eine Ionaustauschmembran erzeugt werden.

Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. PLASTISEA bringt sehr umfangreiche und herausragende Expertise aus der Metagenomik, dem Protein-Engineering, der marinen Mikrobiologie sowie den Zugang zu einzigartigen biologischen Proben zusammen, um für das dringende Problem der Plastikverschmutzung im Meer nach Lösungsansätzen zu suchen. Im Rahmen von PLASTISEA werden neue und verbesserte Enzyme sowie Mikroorganismen zum Abbau von synthetischen Polymeren (PET, PU, PE, PA) verfügbar gemacht. Zudem werden hochinnovative Strategien und Technologien zur Entfernung von Meeresplastik bis hin zur Machbarkeitsstudie entwickelt. Wirklich einmalige marine Metagenombanken, Proben vom Nord-Atlantischen Müllstrudel, über Jahre auf Plastikfolien gewachsene Biofilme aus der Nordsee, sowie umfangreiche existierende Stammsammlungen z.B. von heißen Hydrothermalquellen werden nach neuen Enzymen mittels in silico und in vitro Methoden durchmustert. Darauf aufbauend und unter Verwendung von Multiplattform-Expressionstechnologien wird die größte Sammlung an Plastikaktiven Enzymen erstellt. Zusätzlich wird eine umfangreiche Stammsammlung von Plastikabbauenden Bakterien und Pilzen erstellt. In einem weiterführenden Ansatz werden die besten Enzyme sowie die effizientesten Mikroorganismen in innovativen biotechnologischen Prozessen in Machbarkeitsstudien ('proof of concept stage') implementiert. Hierzu werden Plastizyme an Ankerpeptide gekoppelt, auf Oberflächen gebracht sowie deren Bindeeigenschaften (Bindung, Hydrolyse, Abbau) von Nano- und Mikroplastik unter natürlichen Bedingungen im Meerwasser getestet. Darüber hinaus werden neue Sensoren für den Nachweis von Mikro- und Nanoplastik etabliert. Zusammenfassend wird PLASTISEA die Attraktivität der marinen Biotechnologie durch die Entwicklung eines synthetischen Polymer-abbauenden Werkzeugkastens stärken und profitabler machen und es werden marine biologische Ressourcen für eine zukünftige Bio-basierte Ökonomie verfügbar gemacht.

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