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Mikroplastik im Meer – wie viel? Woher?

UBA: Großer Plastikabfall verdient deutlich mehr Aufmerksamkeit Mikroplastik, das in Peelings oder Duschgels eingesetzt wird, leistet einen mengenmäßig vergleichsweise geringen, gleichwohl unnötigen Beitrag zur Umweltverschmutzung. Das ergab eine Studie für das Umweltbundesamt (UBA). Danach werden vermutlich rund 500 Tonnen solcher primärer Mikropartikel aus Polyethylen, dem weltweit am häufigsten verwendeten Kunststoff, pro Jahr in Deutschland in kosmetischen Mitteln verwendet. Die mengenmäßig bedeutsamste Quelle für Mikroplastik im Meer ist aber die Zersetzung größerer Plastikteile. Wenn großer Plastikmüll – von der Plastiktüte bis zum Fischernetz – über Flüsse oder direkt ins Meer gelangt, werden die großen Teile durch Wind, Wetter und Gezeiten zu sogenanntem sekundärem Mikroplastik zermahlen und zerkleinert. Rund sechs bis zehn Prozent der weltweiten Kunststoffproduktion landen laut Studie in den Weltmeeren. Weltweit werden pro Jahr rund 300 Millionen Tonnen Kunststoffe hergestellt (Stand 2013). Es ist davon auszugehen, dass bis zu 30 Millionen Tonnen davon pro Jahr weltweit im Meer laden – davon in Europa allein 3,4 bis 5,7 Millionen Tonnen pro Jahr. Die Studie rät daher, sich nicht nur auf das primäre Mikroplastik zu konzentrieren, sondern den Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt generell viel drastischer zu reduzieren. Nur so kann wirksam der Entstehung von sekundärem Mikroplastik in Meeren oder Binnengewässern vorgebeugt werden – und das nicht nur in Deutschland oder der EU, sondern weltweit. Mittlerweile wurden unter deutscher Federführung globale und regionale Aktionspläne zur Bekämpfung von Meeresmüll innerhalb des G7-Prozesses und der Regionalkooperationen ⁠ OSPAR ⁠ (Schutz der Meeresumwelt des Nord-Ost-Atlantiks) sowie HELCOM (Schutz der Meeresumwelt der Ostsee) verabschiedet. Im Rahmen der Umsetzung der europäischen Meeresstrategie-Rahmenrichtlinie (2008/56/EG) wird ebenfalls ein umfassendes Programm für die heimische Nord- und Ostsee aufgestellt. In Teilaspekten werden diese Maßnahmen aus den Aktionsplänen bereits umgesetzt. Ein Beispiel ist die Fishing-For-Litter-Initiative. Fischerkutter werden hierbei so ausgestattet, dass sie aus dem Meer gefischten Müll an Bord verstauen und kostenfrei und sachgerecht in den Häfen entsorgen können. Das Projekt wird mittlerweile von allen Küstenbundesländern unterstützt und durchgeführt. Kunststoffe bedrohen zunehmend die Meeresökosysteme. Mit durchschnittlich 75 Prozent dominiert Kunststoff auch an Europas Stränden die Müllfunde. Von 663 Arten ist bekannt, dass sie negativ von diesem Müll betroffen sind. Mehr als die Hälfte dieser Arten nimmt Kunststoffabfälle auf oder verfängt sich in ihnen. Auch Mikropartikel können dabei – je nach Größe des Lebewesens – genauso wie größere Kunststoffteile zu Verletzungen des Verdauungstraktes führen, die Verdauung behindern sowie die Nahrungsaufnahme blockieren. Mikropartikel aus Kunststoff können zudem als Transportmittel fungieren, an dem sich Schadstoffe, invasive Arten und Krankheitserreger anlagern. Neben Polyethylen in kosmetischen Mitteln haben die Autoren der aktuellen Literatur-Studie weitere Anwendungsgebiete des primären Mikroplastiks analysiert. Für Wasch- und Reinigungsmittel sowie Strahlmittel in Deutschland schätzen die Autoren das Aufkommen auf jeweils weniger als 100 Tonnen pro Jahr. Für Kunststoffwachse erwarten die Autoren dagegen etwa 100.000 Tonnen pro Jahr. Hierbei handelt es sich um wachsartige Dispersionen von Kunststoffpartikeln, die als Trennmittel und zur Oberflächenbeschichtung verwendet werden. Weitere Quellen für sekundäre Mikropartikel aus Kunststoff sind u.a. Chemiefasern, die aus der Kleidung und sonstigen Textilien ausgewaschen werden (80-400 t/a), Reifenabrieb aus dem Straßenverkehr (60.000-111.000 t/a) und der Verlust von Rohpellets für die weitere Verarbeitung zu Kunststofferzeugnissen während Produktion und Transport (21.000-210.000 t/a).

Auf einen „Coffee to go“ mit dem Blauen Engel

Gemeinsame Pressemitteilung von Umweltbundesamt und Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit Blauer Engel macht Kaffeetrinken unterwegs umweltfreundlicher Der Blaue Engel zeichnet ab sofort ressourcenschonende Mehrwegbechersysteme (DE-UZ 210) aus. Ziel ist es, Einwegbecher zu reduzieren und umweltverträgliche Mehrwegbechersysteme zu stärken. Die Kriterien beinhalten sowohl Anforderungen an die Becher selbst als auch an die Anbieter. So müssen bei der Herstellung der Mehrwegbecher und -deckel beispielsweise umwelt- und gesundheitsbelastende Materialien vermieden werden. Zudem müssen die Becher eine Lebensdauer von mindestens 500 Spülzyklen aufweisen, am Ende ihrer Lebensdauer zurückgenommen und einer werkstofflichen Verwertung zugeführt werden. Den ersten Kaffee „auf die Hand“ gab es in Deutschland 1996. Mittlerweile greifen deutschlandweit 70 Prozent der Verbraucherinnen und Verbraucher besonders häufig oder gelegentlich zu Coffee-to-go-Bechern. Neuste Erhebungen des Instituts für Energie- und Umweltforschung gGmbH (ifeu) im Rahmen eines aktuellen Forschungsvorhabens beziffern im Außer-Haus-Verkauf eine Gesamtmenge von 2,8 Mrd. Einwegbechern jährlich ‒ davon ca. 1,2 Mrd. To-go-Becher. Die Folge: Immer mehr weggeworfene Einwegbecher verschmutzen öffentliche Plätze, Straßen und die Natur. Das Littering – also das achtlose Wegwerfen der Abfälle im öffentlichen Raum – sowie überfüllte Papierkörbe sind für die Kommunen eine kostspielige Herausforderung. Für die Einwegbecher werden wertvolle Ressourcen wie Holz und Kunststoff sowie Wasser und Energie benötigt und dass, obwohl die Nutzungsdauer der Einwegbecher nur rund 15 Minuten beträgt. Einwegbecher im Heißgetränke-Bereich bestehen meist aus Frischfaserpapier und sind innen mit einer dünnen Kunststoffschicht aus Polyethylen überzogen. Recyclingpapier kommt im Lebensmittelbereich in der Regel nicht zum Einsatz. Hinzu kommen noch die Kunststoffdeckel, die üblicherweise aus Polystyrol bestehen. Einwegbecher für Kaltgetränke werden vorrangig aus fossilem Kunststoff hergestellt. Typische Kunststoffsorten sind hier Polypropylen, Polystyrol und Polyethylenterephthalat. Wenn Anbieter wie Bäcker oder auch Getränkeausschänke auf Festivals vorrangig Mehrwegbecher anbieten und auch kundeneigene Individualbecher füllen („bring your cup“), können sie ihr Engagement für die Umwelt nunmehr mit dem neuen Blauen Engel sichtbar gegenüber den Verbraucherinnen und Verbraucher kommunizieren. Die Kriterien des Umweltzeichens beinhalten sowohl Anforderungen an die Becher selbst als auch an die Anbieter. Bei der Herstellung der Mehrwegbecher und -deckel müssen u. a. umwelt- und gesundheitsbelastende Materialien vermieden werden. Ausgeschlossen sind beispielsweise Melaminharze und Polycarbonat-Kunststoffe, die Bisphenol A freisetzen können. Um das Abfallaufkommen nicht zu erhöhen, müssen die Becher ein „werkstoffliches Recycling“ ermöglichen. Dies bedeutet, dass Becher aus Kunststoff nur aus sortenreinem Kunststoff ohne Beschichtung mit anderen Materialien hergestellt werden dürfen. Außerdem müssen die Becher langlebig sein und eine Lebensdauer von mindestens 500 Spülzyklen aufweisen. Außerdem ist die Umlaufzahl der Becher jährlich für das Kalenderjahr zu ermitteln. Ökobilanzielle Rechnungen zeigen, dass die Umlaufzahl eines Bechers, das heißt die Häufigkeit seiner tatsächlichen Wiederverwendung, ein wichtiges Kriterium zur Umweltentlastung darstellt. Weiterhin muss ein Pfand auf Becher und Deckel gefordert werden. Zudem müssen Becher und Deckel am Ende ihrer Lebensdauer zurückgenommen und einer werkstofflichen Verwertung zugeführt werden. Die Anbieter müssen sich überdies verpflichten, die „Guten Regeln“ für den Heißgetränke-Ausschank einzuhalten: Kundinnen und Kunden soll immer erst der Mehrwegbecher und -deckel angeboten werden oder kundeneigene Becher befüllt werden. Weiterhin müssen die Mehrwegbechersystem-Anbieter nachweisen, dass ihr Logistikkonzept zur ökologischen Optimierung von Transportwegen und von Transportfahrzeugen beiträgt. Das Umweltzeichen wurde durch die Jury Umweltzeichen mit einer Laufzeit von 3 Jahren beschlossen. Der Blaue Engel ist seit 40 Jahren das Umweltzeichen der Bundesregierung und die Orientierung beim nachhaltigen Einkauf. Unabhängig und glaubwürdig setzt er anspruchsvolle Maßstäbe für umweltfreundliche Produkte und Dienstleistungen. Der Blaue Engel garantiert, dass mit ihm ausgezeichnete Produkte und Dienstleistungen hohe Ansprüche an Umwelt-, Gesundheits- und Gebrauchseigenschaften erfüllen. Dabei ist bei der Beurteilung stets der gesamte Lebensweg zu betrachten. Für jede Produktgruppe werden Kriterien erarbeitet, die mit dem Blauen Engel gekennzeichnete Produkte und Dienstleistungen erfüllen müssen. Um dabei die technische Entwicklung widerzuspiegeln, überprüft das Umweltbundesamt alle drei bis vier Jahre die Kriterien. Auf diese Weise werden Unternehmen gefordert, ihre Produkte immer umweltfreundlicher zu gestalten.

Quellen für Mikroplastik mit Relevanz für den Meeresschutz in Deutschland

Die Studie präsentiert erste Ergebnisse zu den Verwendungsmengen von Mikropartikeln aus Kunststoff in kosmetischen Produkten und weiteren Anwendungsbereichen. Primäre Mikropartikel aus Kunststoff werden direkt in mikroskopischer Größe hergestellt. Erste Schätzungen hierfür geben einen Einsatz von 500 Tonnen primärer Mikropartikel aus Polyethylen an, die jährlich in Deutschland in kosmetischen Mitteln verwendet werden. Die Einsatzmengen in Wasch- und Desinfektionsmitteln sowie Strahlmitteln in Deutschland schätzen die Autoren auf jeweils unter 100 Tonnen pro Jahr. Für die Einsatzmengen von Mikropartikeln in Kunststoffwachsen erwarten die Autoren dagegen etwa 100.000 Tonnen. Über die Einsatzmengen in den verschiedenen anderen Anwendungen liegen derzeit keine genaueren Angaben vor, so dass die gesamte Einsatzmenge von primären Mikropartikeln in Deutschland nicht beziffert werden kann. Die Zersetzung von Kunststoffmüll ist die wichtigste Quelle für die Entstehung von Mikropartikeln, hierbei spricht man von sekundären Kunststoffartikeln. Wissenschaftliche Schätzungen gehen davon aus, dass circa sechs bis zehn Prozent der weltweiten Kunststoffproduktion ihren Weg in die Weltmeere finden. Weitere Quellen für Mikropartikel aus Kunststoff sind u.a. Chemiefasern, die aus der Kleidung und sonstigen Textilien ausgewaschen werden, Reifenabrieb im Straßenverkehr sowie  Verlust von Granulaten bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Kunststoffen. Weitere Arbeiten zu ihrer Quantifizierung sind erforderlich. Veröffentlicht in Texte | 63/2015.

Study of the Environmental Impacts of Packagings Made of Biodegradable Plastics

The market relevance and presence of packagings made of biodegradable plastics has increased over the past few years. They are primarily used as alternatives for conventional plastics such as polyethylene (PE), polypropylene (PP), polystyrene (PS), and polystyrene terephthalate (PET). Veröffentlicht in Texte | 18/2013.

Sources of microplastics relevant to marine protection in Germany

The Federal Environment Agency was commissioned a study to produce a first approximation of the amounts of microplastics used in cosmetic products on the market in Germany and the European Union, conduct research into further areas of application for microplastics and determine their amounts of use, and identify other sources of microplastics and estimate their quantity. The nova-Institute gathered the relevant data by comprehensively analysing available literature and conducting telephone interviews. A distinction was drawn between primary and secondary microplastics. Primary microplastics are directly manufactured as microscopic particles that are used in cosmetics and other applications. Secondary microplastics are fragments of macroscopic plastic materials which arise, for instance, through the fragmentation of plastic bottles or abrasion of tyres and textiles. Initial estimates indicate that every year approximately 500 tonnes of primary microplastics composed of polyethylene are used in cosmetic products in Germany. The authors put the quantities used in detergents, disinfectants and blasting agents in Germany at less than 100 tonnes per year each, whereas for microparticles in synthetic waxes they estimate around 100,000 tonnes per year. More accurate figures regarding amounts of use in the various other applications are not available at present, meaning that the total amount of primary microplastics used in Germany cannot be determined. Veröffentlicht in Texte | 64/2015.

Untersuchung der Umweltwirkungen von Verpackungen aus biologisch abbaubaren Kunststoffen

Im Lauf der vergangenen Jahre hat die Marktbedeutung und -präsenz von Verpackungen aus biologisch abbaubaren Kunststoffen zugenommen. Sie kommen dabei vor allem als Alternativen zu herkömmlichen Kunststoffen wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) und Polyethylenterephthalat (PET) zum Einsatz. Veröffentlicht in Texte | 52/2012.

Chem-Org\LDPE-DE-2030

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2030 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2010

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2010 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2005

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2005 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

Chem-Org\LDPE-DE-2000

LDPE-Polymerisation: In dieser Prozeßeinheit wird die Polymerisation von Ethylen zu LDPE (Low Density PolyEthylen) betrachtet. LDPE wird in einem Hochdruckverfahren hergestellt, wobei entweder ein Röhrenreaktor oder ein Autoklav als Reaktor eingesetzt wird. In einem ersten Schritt wird der Rohstoff Ethylen verdichtet. Anschließend findet in einem Röhrenreaktor oder einem Autoklaven unter hohem Druck und Temperatur mit Hilfe eines Radikalstarters (Peroxid) und Katalysators (Chrom- oder Titan-Basis) die Polymerisation von Ethylen statt. Danach wird das Reaktionsgemisch aufgetrennt. Nicht umgesetztes Ethylen wird nach erneuter Verdichtung wieder dem Reaktor zugeführt. Das Polymerisat (LDPE) wird in einem weiteren Trennungsschritt von noch verbliebenem Ethylen und entstandenen Ölen befreit. Es folgen die Extrusion, Granulierung, Trocknung, Lagerung oder Verpackung des Produkts. Prozess-Situierung: Bei den Polyethylen(PE)-Kunststoffen kann man drei verschiedene Polymere unterscheiden: HDPE (high density polyethylen), LLDPE (linear low density polyethylen) und LDPE (low density polyethylen). Die weltweiten Produktionskapazitäten der verschiedenen PE-Kunststoffe in 1000 t können für das Jahr 1990 der nachfolgenden Tabelle 1 entnommen werden (Ullmann 1992). Nach (APME 1994) wurden in Westeuropa 1994 3,614 Mio. t HDPE, 1,267 Mio. t LLDPE und 4,856 Mio. t LDPE (Gesamtsumme an PE: 9,737 Mio. t) produziert. Tabelle 1 PE-Produktionskapazitäten in 1000 t für das Jahr 1990. Region LDPE LLDPE HDPE gesamt PE Nordamerika 3957 3746 3425 11128 Westeuropa 5363 1278 2693 9334 Osteuropa 2034 5 1168 3207 Japan 1388 467 1025 2880 Sonstige 2856 1258 3119 7233 Summe 15598 6754 11430 33782 Für die Bilanzierung der LDPE-Herstellung wurden die Literaturquellen (Brown 1985), (Tellus 1992), (BUWAL 1991), (PWMI 1993), (OEKO 1992c) und (Ullmann 1992) untersucht. Die Daten der Studien (Brown 1985) (Energiewerte) und (Tellus 1992) (Emissionswerte) beziehen sich auf die Herstellung von LDPE in den USA und repräsentieren den Stand der Technik Anfang der 80er Jahre. Die BUWAL-Studie (Massenbilanz, Abwasserwerte) betrachtet die Produktion in Westeuropa Ende der 80er Jahre. Allokation: keine Genese der Daten: - Massenbilanz: Nach #1 werden für die LDPE-Herstellung pro Tonne Produkt 1016,14 kg Ethylen eingesetzt. Für die Polymerisationsreaktion werden weiterhin Hilfsstoffe und Zusätze (3,78 kg) benötigt (#1). Diese Stoffe sind in der BUWAL-Studie nicht weiter spezifiziert. Es wird angenommen, daß es sich dabei um Katalysatoren und Radikalstarter (Peroxide) handelt. Als Nebenausbeute (nicht näher spezifiziert) werden bei BUWAL 4,18 kg (mit einem Heizwert von 0,167 GJ/t LDPE) aufgeführt. Dabei handelt es sich vermutlich um Ethylen und Öle, die im letzten Trennungprozeß vom Produkt abgetrennt und als Energieträger verbrannt werden können. Als feste Abfälle fallen bei der Polymerisation 0,24 kg an. Energiebedarf: Nach #2 werden für die Herstellung von LDPE 2355,2 btu/lb (5,5 GJ/t) Energie benötigt. Davon entfallen 1280,9 btu/lb (3,0 GJ/t) auf elektrische Energie (wovon wiederum 998,9 btu/lb (2,3 GJ/t) an Kompressionsarbeit auf die Verdichtung von Ethylen entfallen) und 1074,3 btu/lb (2,5 GJ/t) auf den Energiegehalt des benötigten Dampfes. Im Vergleich dazu werden bei (Tellus 1992) wesentlich höhere Angaben gemacht. Die Prozeßenergie zur Herstellung von LDPE (7650 btu/lb bzw. 17,8 GJ/t) setzt sich dort aus der elektrischen Energie (6600 btu/lb bzw. 15,4 GJ/t) und dem Energiegehalt des benötigten Dampfes (1050 btu/lb bzw. 2,4 GJ/t) zusammen. Bei (PWMI 1993) wird der Polymerisationsprozeß von Ethylen zu LDPE nicht separat bilanziert. Aus der Differenz der Daten („Total fuels“) aus der LDPE-Herstellung (gesamte Prozeßkette) und der Ethylen-Herstellung kann jedoch ein Energiebedarf für die Polymerisation in einer Größenordnung von 12 GJ abgeschätzt werden. Da in #2 die Energiewerte am besten nachvollzogen werden können, werden diese Angaben für GEMIS verwendet. Prozessbedingte Luftemissionen: Bei der LDPE-Herstellung können prinzipiell flüchtige organische Verbindungen (VOC) als Luftemissionen entweichen. In #3 werden die prozessbedingten VOC-Emissionen bei der LDPE-Herstellung abgeschätzt. Daraus ergibt sich ein Wert von ca. 1,5 - 10 kg VOC/t LDPE. Der größere Wert gibt die Emissionen von alten Anlagen wieder, während der kleinere Wert für Neuanlagen steht. Als Kenziffer für GEMIS wurde der Mittelwert von 5,8 kg VOC/t LDPE eingesetzt. Abwasser: Aus #1 kann entnommen werden, daß für die gesamte Prozeßkette der Herstellung von LDPE der BSB5- und der CSB-Wert gleich null sind. Somit ergeben sich auch für den hier betrachteten Teilschritt der Polymerisation Werte von jeweils 0. Für die Abwasserkennziffern BSB5 und CSB stehen bei (Tellus 1992) nur Angaben zu Rohabwasserwerten zur Verfügung. Als Werte nach Abwasserreinigungsmaßnahmen werden dort eine Vielzahl von Stoffen aufgeführt, von denen hier Chrom, 0,0302 lbs/ton LDPE (umgerechnet 0,015 kg/t), Benzol 0,0149 lbs/ton (umgerechnet 0,0075 kg/t) und Phenol, 0,00176 lbs/ton (umgerechnet 0,00088 kg/t) wiedergegeben wird. Auslastung: 5000h/a Brenn-/Einsatzstoff: Grundstoffe-Chemie gesicherte Leistung: 100% Jahr: 2000 Lebensdauer: 20a Leistung: 1t/h Nutzungsgrad: 98,4% Produkt: Kunststoffe

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