Fraunhofer-Gespräch „Circular Plastics Economy: Wertsache Kunststoff – zu schade für die Tonne“

Spano: Herr Professor Weidner, wie definieren Sie eine Circular Economy?

Weidner: Wir vom Fraunhofer-Institut UMSICHT definieren im Rahmen des Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE eine Circular Economy so, dass eingesetzte Stoffe über den Lebenszyklus von Waren hinaus in einem Stoffkreislauf verbleiben. Abfälle, Emissionen sowie Verluste in die Umwelt und die Entnahme von Rohstoffen aus natürlichen Quellen sollen dabei soweit wie möglich verringert werden.

Spano: Über welche Mechanismen lässt sich das erreichen?

Weidner: Wichtige Elemente, um eine Circular Economy umzusetzen, sind die Wieder- und Weiterverwendung von Waren, das Recycling von Materialien und Stoffen sowie eine Gestaltung der Waren, die eine Kreislaufführung ohne Verluste in der Qualität ermöglicht. Gleichzeitig muss eine Anreicherung mit Stoffen – beispielsweise Schadstoffen – vermieden werden, die eine Kreislaufführung erschweren. Auch sollen die Waren möglichst lange genutzt werden und dann zeitnah in den Kreislauf zurückgeführt werden. Die Qualität einer Circular Economy wird durch einen möglichst geringen Energiebedarf bestimmt, um den Kreislauf aufrecht zu erhalten – idealerweise gedeckt aus erneuerbaren Ressourcen. Materialien, bei denen sich Verluste wegen Abnutzung nicht vermeiden lassen, sollen zeitnah und umweltgerecht abbaubar sein.

Spano: Warum ist die Circular Economy insbesondere für Kunststoffe so interessant?

Weidner: Weltweit werden pro Jahr fast 400 Mio. Tonnen Kunststoff produziert – mit weiter steigender Tendenz. Kunststoffe sind wegen ihres geringen Gewichts unersetzlich für ressourceneffiziente Produkte. Dennoch sind sie – trotz ihrer durch Studien belegten ökonomischen und ökologischen Relevanz – auch zu einem Symbol der Wegwerfgesellschaft geworden.

Die Situation der Kunststoffe weist Parallelen zur Klimaproblematik auf: Der steigende Verbleib von Kunststoffen in der Umwelt ist – wie die Zunahme der Treibhausgase – direkt mit dem Verbrauch fossiler Rohstoffe verknüpft, und die Vielzahl emittierender Quellen ist kaum zu erfassen. Der Druck auf Industrie und Wissenschaft wächst, Kunststoffe neu zu denken. Die Zeit für eine Transformation ist reif: Wahrnehmung, Wirtschaften und Umgang mit Kunststoffen müssen sich wandeln, die Kunststoffwirtschaft muss zirkulär werden. Das Ergebnis dieser Wandlung ist eine „Circular Plastics Economy“, in der Rohstoffe und Energie ressourcenschonend, erneuerbar und effizient bereitgestellt werden.

Spano: Dann dürfte die CO2-Bilanz von Rezyklaten folglich besser sein als die von neuen Kunststoffen.

Weidner: Hier ist es schwer, eine pauschale Antwort für „die Kunststoffe“ und „die Rezyklate“ zu geben. Es hängt jeweils vom konkreten Kunststoff oder Rezyklat und seinem Herstellverfahren ab, wie viel CO2-Emissionen im Vergleich zur Primärproduktion eingespart werden können. In einer Ökobilanz-Studie hat Fraunhofer UMSICHT beispielsweise im Jahr 2019 unterschiedliche Verfahren zur Herstellung verschiedener Regranulate bewertet, die auf Kunststoffabfällen aus der haushaltsnahen Sammlung in Deutschland beruhen. Die Ergebnisse zeigten, dass durch den Einsatz von Regranulaten klimaschädliche Emissionen reduziert werden. Zudem lässt sich dadurch auch der Verbrauch an Primärenergie senken.

Spano: Es gibt unterschiedliche Verfahren, Kunststoffe zu recyceln, wo liegt bei Fraunhofer der Forschungsfokus?

Weidner: Wir entwickeln physikalische, chemische, biologische und thermochemische Konversionsverfahren. Ziel ist es, reine Polymerfraktionen zu gewinnen, also Grundchemikalien, die für die Produktion von Kunststoffen in Neuware-Qualität geeignet sind. Eine weitere Möglichkeit, an der seit einigen Jahren verstärkt geforscht wird, ist das enzymatische Recycling. Hierbei erfolgt die Depolymerisation der Kunststoffe jeweils mittels spezieller Enzyme.

Spano: Aber auch in einer Kreislaufwirtschaft kann nicht alles zu 100 Prozent wieder- und weiterverwertet werden. Wie geschlossen wäre eine Circular Plastics Economy wirklich?

Weidner: Eine komplett geschlossene Circular Plastics Economy wird man nach aller Erfahrung kaum erreichen können – dies wäre nur in einer idealen Welt möglich, in der niemand einfach Abfälle in die Landschaft, Seen, Flüsse oder Meere wirft und in allen Ländern Mülltrennungs- und Recyclingsysteme etabliert sind, die von allen Akteuren zu 100 Prozent korrekt bedient werden. Es wird daher immer Verluste geben. Das Ziel muss es aber sein, die Nutzung in Zyklen zu realisieren und Verluste auf ein Minimum zu reduzieren. Gerade das chemische Recycling ist dabei ein wichtiger Baustein. Es ist notwendig, um auch verunreinigte und problematische Kunststoffabfälle, die für das mechanische Recycling nicht geeignet sind, in Form von Grundchemikalien wieder in den Kreislauf zurückzuführen und so die Menge der Rohstoffe, die dem Kreislauf neu zugeführt werden muss, deutlich zu reduzieren. Beispielsweise haben wir beim Fraunhofer-Institut UMSICHT ein thermochemisches Verfahren entwickelt, mit dem sich medizinische Masken und FFP2-Masken recyceln lassen.

Spano: Neu zugeführt werden könnten auch sogenannte Bio-Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, die vermehrt angeboten werden. Welche Vorteile haben diese biobasierten Kunststoffe?

Weidner: Biobasierte Kunststoffe sind ein wichtiger Baustein, um weniger fossile Rohstoffe in der Chemie einzusetzen. Produkte aus Biokunststoffen stehen für das Nachhaltigkeitsengagement innovativer Unternehmen, indem sie deren zukünftige Marktchancen sichern und verbessern. Das umweltschonende Potenzial von Biokunststoffen wird aber erst dann vollständig ausgeschöpft, wenn es gelingt, diese zu recyceln.

Spano: Es gibt also noch keine Recyclingverfahren für diese Biokunststoffe?

Weidner: Die Frage, ob die Materialgruppe der Biokunststoffe kreislauffähig ist, haben Experten vom Fraunhofer-Institut UMSICHT im Positionspapier „Recycling von Biokunststoffen“ genauer betrachtet. Grundsätzlich wurde diese Frage mit „ja“ beantwortet. Es müssen aber noch technisch, ökonomisch und ökologisch sinnvolle Lösungsansätze entwickelt und etabliert werden. Nur so lässt sich der Anteil nachhaltiger Kunststoffe in unserer Wertschöpfungskette sinnvoll steigern.

Spano: Ab wann lohnt es sich mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit, Kunststoffe zu recyceln?

Weidner: Diese Frage ist stark von verschiedenen Randbedingungen abhängig. Üblicherweise wird gefordert, dass im Kreislauf geführte Kunststoffe bei gleicher Qualität billiger sein müssen als fossile Rohstoffe. Ein Beispiel, bei dem diese Forderung erfüllt wird, ist die Kreislaufführung von PET. Hier war die oben geschilderte Forderung bis vor etwa drei Jahren erfüllt.

Spano: Und das hat sich geändert?

Weidner: Ja, denn seither ist die Nachfrage nach recyceltem PET so stark gestiegen, dass sie durch die weltweit bestehenden Produktionskapazitäten nicht bedient werden konnte. Dies führte zu einem Preisanstieg, derzeit ist recyceltes PET teurer ist als neues Material. Ein sehr gutes Beispiel dafür, dass gängige Marktmechanismen auch für recycelte Ware funktionieren können. Allerdings ist PET nach meiner Kenntnis auch das einzige Beispiel dafür – vor allem, weil kaum andere Polymerarten in diesen Kreislauf eindringen.

Spano: Was ist aber mit den anderen Kunststoffarten? Es erscheint unsicher, ob alleine die Eigendynamik des Marktes hier zu einer nachhaltigeren Lösung führen kann.

Weidner: Für andere Polymere muss es gelingen, einen ähnlichen Weg zu beschreiten. Für rein marktgetriebene Investitionsentscheidungen in Recyclinganlagen sind die Verfügbarkeit ausreichender Mengen und hohe Preise für fossile Rohstoffe wünschenswerte, wenn nicht gar notwendige Bedingungen. Aufgrund der sehr starken Schwankungen der Rohölpreise ist es unwahrscheinlich, dass es für eine Investitionsentscheidung und deren Umsetzung ausreichend lange Zeiträume geben wird, in denen fossile Rohstoffe teurer sind als Rezyklate. Unter diesen Randbedingungen würden weiterhin Polymere verbrannt werden und damit die Klimaerwärmung befeuert.

Spano: Sollten Anreize geschaffen werden, damit die Circular Economy an Fahrt aufnimmt, oder wäre es auch ein gangbarer Weg, die Industrie zu verpflichten, Kunststoffe recycelbar zu machen?

Weidner: Es ist wichtig, dass die Circular Economy von allen Akteuren entlang der Wertschöpfungskette – bzw. des Wertschöpfungszyklus – gemeinsam angegangen und umgesetzt wird. Mehr und mehr Unternehmen haben bereits die Zeichen der Zeit erkannt und beginnen, in Kreisläufen statt linear zu denken und ihre Produktion und die Produkte entsprechend anzupassen. Anreize können dabei helfen, noch Unschlüssigen einen Schubs in die richtige Richtung zu geben. Aber auch die Gesetzgebung kann entsprechende Rahmenbedingungen schaffen. Der neue Koalitionsvertrag sieht beides vor, beispielsweise die Belohnung von ressourcenschonendem und recyclingfreundlichem Verpackungsdesign und des Rezyklateinsatzes, aber auch höhere Recyclingquoten – auch über chemisches Recycling – und eine produktspezifische Mindestquote für den Einsatz von Rezyklaten.

Spano: In einigen Branchen ist das Recycling bereits an der Tagesordnung. Zu denken ist beispielsweise an Stahl und Aluminium oder auch Papier und Glas. In welchen Bereichen sehen sie noch größeres Potenzial?

Weidner: Im Bausektor der Bundesrepublik Deutschland beispielsweise werden jährlich rund 600 Mio. Tonnen mineralische Baurohstoffe eingesetzt. Ein Großteil dieser Baurohstoffe wird über Primärrohstoffe abgedeckt. Das ist aktuell auch nicht anders zu bewerkstelligen, denn es werden jährlich nur 81 Mio. Tonnen Bauschutt für Bauanwendungen recycelt und als hochwertiges Produkt in die Bauwirtschaft zurückgeführt.

Spano: Das Konzept von weitestgehend geschlossenen Stoffkreisläufen hat doch, insbesondere in ressourcenärmeren Ländern, auch eine geopolitische Dimension.

Weidner: Grundsätzlich wäre es sinnvoll, sich in allen Branchen die Frage zu stellen, wo es Potenziale und Ansätze für eine Circular Economy gibt, die natürlich auch technologische Souveränität in der EU und Deutschland fördert. Dazu gehört auch, wertvolle Stoffströme nicht mehr als Abfall in ferne Länder zu exportieren. Stakeholder aus Wirtschaft und Gesellschaft haben dazu unter Leitung der acatech eine Circular Economy Roadmap für Deutschland erarbeitet.  Auch wenn es vielleicht zunächst in manchen Branchen nur geringe Mengen an Einsatzstoffen sind, die im Kreis geführt werden – wichtig ist es, überhaupt den ersten Schritt zu machen.

Spano: Herr Professor Weidner, vielen Dank für das Gespräch

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Studien, Positionspapiere und Roadmap

Ökobilanz-Studie vom Fraunhofer-Institut UMSICHT

Positionspapier „Recycling von Biokunststoffen“ vom Fraunhofer-Institut UMSICHT

Circular Economy Roadmap für Deutschland von acatec