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Living Fact Sheet
Problemfelder Plastik
Plastik findet in allen Bereichen des Lebens Verwendung: von Verpackungen über Baumaterialien, Möbel und Elektronik bis hin zu Kleidung, Medizinprodukten und Autoreifen. Kunststoffe sind leichter und günstiger als Glas oder Metall und widerstandsfähiger als Papier. Durch Zusatzstoffe erhalten sie weitere Eigenschaften, die sie etwa feuerresistent, farbig, weicher oder stabiler machen.
Zugleich bringt die Nutzung von Plastik ernste Probleme mit sich: Plastikmüll verschmutzt die Umwelt und verbreitet sich in Ozeanen, Flüssen und Seen, Böden und der Luft, wo er sich nur sehr langsam zersetzt. Mikroplastik im menschlichen Körper hat Gesundheitsrisiken zur Folge. Und die wachsende Produktion von Kunststoffen geht mit enormen Treibhausgasemissionen einher. Eine Kreislaufwirtschaft könnte diese Probleme mindern, allerdings ist das Recycling vieler Kunststoffprodukte schwierig und in vielen Ländern gibt es keine gut funktionierenden Recyclingsysteme. Darum wird ein Großteil des Plastikmülls verbrannt, deponiert oder in der Umwelt abgeladen.
Die Forschung zu neuen Methoden für Recycling und Herstellung sowie zu den Auswirkungen von Plastik entwickelt sich rasch. In diesem Living Fact Sheet, das wir regelmäßig aktualisieren, wollen wir den Stand der öffentlichkeitsrelevanten Forschung abbilden.
- Plastik steht umgangssprachlich für verschiedene Kunststoffsorten, die meist aus Erdöl oder Erdgas hergestellt werden
- dabei kommt das sogenannte Cracken zum Einsatz, bei dem mit hohem Energieeinsatz langkettige in kurzkettige Kohlenwasserstoffe (Monomere) umwandeln
- Monomere werden wiederum zu langen Ketten (Polymeren) zusammengesetzt
- je nach verwendetem Monomer entstehen so Kunststoffsorten mit verschiedenen Eigenschaften
- zum Beispiel: aus dem Monomer Propen (C3H6) entsteht Polypropylen (PP), aus Styrol (C8H8) entsteht Polystyrol (PS), aus Ethen (C2H4) entsteht Polyethylen (PE)
- hinzugefügt werden Additive: Zusatzstoffe, die dem Kunststoff weitere Eigenschaften verleihen; etwa Weichmacher, Flamm-, Wärme- oder Lichtschutzmittel
- es gibt über 10.000 chemische Bestandteile von Kunststoffen [0]
Weltweite Nutzung von Kunststoff im Jahr 2019 nach den wichtigsten Anwendungsbereichen (Daten der OECD) und den am häufigsten genutzten Kunststoffsorten (Daten der OECD).
Umweltverschmutzung
Die Menge an Plastikmüll, die in der Umwelt landet, nimmt jährlich zu und schadet Ökosystemen weltweit, unter anderem über die schädliche Wirkung von chemischen Zusatzstoffen oder indem Tiere Plastik verschlucken oder sich darin verfangen.
Weltweit unsachgemäß entsorgter Plastikmüll, anteilig nach Ländern. Daten basierend auf [0].
Stand des Wissens
- unsachgemäß entsorgter Plastikmüll ist in vielen Ländern ohne gut funktionierende Abfallentsorgung ein Problem (siehe Grafik); dieser Müll wird unreguliert deponiert/verbrannt oder landet in Ökosystemen an Land oder im Wasser
- Modellierungen aus 2020: weltweit gelangen 19 bis 23 Millionen Tonnen Plastikmüll pro Jahr in Flüsse, Seen und Meere – etwa 40 Tonnen beziehungsweise vier LKW-Ladungen pro Minute [0]; 30 Millionen Tonnen Plastik gelangen pro Jahr in die Umwelt (an Land und im Wasser) [0]
- Modellierung aus 2021: weltweit gelangen 0,8 bis 2,7 Millionen Tonnen Plastik pro Jahr über Flüsse ins Meer, besonders in den Philippinen, Indien, Malaysia, China, Indonesien und Myanmar [0]; dabei handelt es sich unter anderem um importierte Kunststoffabfälle aus westlichen Staaten
- Modellierung aus 2023: weltweit gelangen 0,5 Millionen Tonnen Plastik pro Jahr ins Meer; 3,2 Millionen Tonnen Plastik befinden sich im Meer (ausgenommen Meeresboden), 60 Prozent davon an der Meeresoberfläche [0]; weitere Modellierung schätzt Plastikmenge an der Meeresoberfläche auf 1 bis 5 Millionen Tonnen [0]
- es dauert Jahrzehnte bis Jahrhunderte, bis Plastikmüll in der Umwelt sich zu Mikroplastik (mit Durchmesser bis zu fünf Millimeter) zersetzt hat
- im Ozean treibender Plastikmüll wird zu neuartigem Lebensraum („Plastisphäre“) für Mikroorganismen und Tierarten, die eigentlich nur an Küsten vorkommen [0]
- „biologisch abbaubare“ Kunststoffe zersetzen sich oft nur in Kompostieranlagen; in einer Studie zeigten solche Kunststoffe im Meer nach über einem Jahr keine Zeichen von Zersetzung [0]
- Mikroplastik wurde selbst in den entlegensten Ökosystemen gefunden; zum Beispiel dem arktischen Schnee und Meereis [0], den tiefsten Tiefseegräben [0], abgelegenen Korallenriffen [0] und im Wolkenwasser auf japanischen Berggipfeln [0]
- Metaanalyse findet für 88 Prozent der untersuchten marinen Arten negative Auswirkungen durch Plastikverschmutzung [0]; Seevögel, Schildkröten, Meeressäuger und Weichtiere sind besonders betroffen
Fallstricke für die Berichterstattung
In der Berichterstattung steht oft das Entfernen von Müll aus dem Meer im Vordergrund. Ein großer Teil des Plastiks in den Meeren befindet sich aber nicht an der Wasseroberfläche, sondern in der Wassersäule, an Küsten und am Meeresboden. Es gibt bislang keine effektiven Methoden, dieses zu entfernen. Wichtiger erscheint darum, den Eintrag in die Umwelt verhindern.
Für die Plastikmengen in den Ozeanen sind sehr unterschiedliche Zahlen im Umlauf. Wissenschaftliche Studien kommen auf Größenordnungen von weniger als fünf Millionen Tonnen [0][0]. Nicht-wissenschaftliche Quellen wie dieser UN-Bericht schätzten die Mengen auf bis zu 200 Millionen Tonnen. Solche Zahlen sind schwer zu vergleichen, da sich die Methodik, die betrachteten Kunststofftypen und Meerestiefen unterscheiden. Die Modellierung von Plastikströmen in die Umwelt ist komplex, die Datenlage ist teils dünn und es verbleiben große Unsicherheiten, die mitkommuniziert werden sollten.
Offene Forschungsfragen
- Gibt es Möglichkeiten, Plastikmüll und Mikroplastik wieder aus Ökosystemen zu entfernen ohne große Schäden darin anzurichten – beispielsweise, weil Meerestiere dabei mitgefangen werden?
- Baut sich Mikroplastik in der Umwelt vollständig ab und wenn ja, wie lange dauert dieser Prozess? Diese Frage ist schwer zu erforschen, da es sich um extrem lange Zeiträume handelt, da Nanoplastik (je nach Definition kleiner als 1 oder 0,1 Mikrometer) schwierig nachzuweisen ist sowie wegen der Vielzahl an Kunststoffsorten, Additiven und Umwelteinflüssen.
- Können Kunststoffe, die unter tatsächlichen Umweltbedingungen biologisch abbaubar sind, das Problem der Plastikverschmutzung verringern?
- Wie groß sind die Plastikmengen in der Umwelt sowie die jährlichen Einträge in die Umwelt?
Treibhausgasemissionen
Kunststoffe führen in ihrem gesamten Lebenszyklus – in der Rohstoffgewinnung, Herstellung und dem Transport sowie beim Verbrennen, Deponieren oder Recycling – zu Treibhausgasemissionen und tragen so zum Klimawandel und dessen Folgen bei.
Globale Plastiknutzung: historische Daten bis 2019, Prognose mit dem OECD ENV-Linkages Model bis 2060. Quelle: OECD (2022): Global Plastics Outlook: Policy Scenarios to 2060.
Stand des Wissens
- 2019 wurden 460 Millionen Tonnen Kunststoff weltweit produziert; rasanter Anstieg: Menge hat sich von 2000 bis 2019 verdoppelt und wird sich Prognosen der OECD zufolge von 2019 bis 2050 wieder verdoppeln (siehe Grafik); Wachstum vor allem in afrikanischen und asiatischen Ländern
- Anstieg der damit verbundenen Treibhausgasemissionen zu erwarten; dieser ließe sich durch eine Kombination aus erneuerbarer Energie in der Produktion, effektiverem Recycling und dem Einsatz von biobasiertem Kunststoff verringern [0]
- 2015 verursachte die Kunststoff-Industrie etwa 4,5 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen; 96 Prozent davon entfielen auf Kunststoffproduktion [0]
- 41 Prozent dieser Emissionen stammten aus China, 11 Prozent aus dem Nahen Osten, 6 Prozent aus Indonesien, 14 Prozent aus dem Rest Asiens ; diese Regionen stellen – oft mit CO2-intensiver Kohleenergie – einen großen Teil der Kunststoffe her, die in westlichen Staaten konsumiert werden [0]
Fallstricke für die Berichterstattung
Die Nachfrage nach fossilen Rohstoffen durch Kunststoffproduktion sowie deren Beitrag zum Klimawandel finden in der Berichterstattung wenig Beachtung, obwohl sie mit 4,5 Prozent mehr Treibhausgasemissionen verursacht als der weltweite Schiffs- oder Flugverkehr.
Recycling
Ein effektives Recycling von Kunststoffabfällen könnte die Treibhausgasemissionen verringern, die bei der Produktion von Kunststoffen aus Erdöl oder Erdgas entstehen und die Umweltverschmutzung begrenzen. Bislang wird jedoch nur ein geringer Anteil des weltweit anfallenden Plastikmülls recycelt. Noch umweltfreundlicher ist es, Kunststoffprodukte zu vermeiden oder wiederzuverwenden – laut EU-Abfallhierarchie ist das dem Recycling vorzuziehen.
Globaler Plastikmüll in Millionen Tonnen, Projektionen bis 2060 basierend auf Daten des OECD ENV-Linkages Modell. Quelle: OECD (2022): Global Plastics Outlook: Policy Scenarios to 2060.
Stand des Wissens
- nur etwa neun Prozent des insgesamt weltweit bis 2015 angefallenen Plastikmülls wurde recycelt; 79 Prozent landeten auf Deponien oder in der Umwelt [0]
- Prognosen der OECD zufolge wird sich das Plastikmüllaufkommen von 2019 bis 2060 fast verdreifachen; Recyclinganteil verdoppelt sich in dieser Zeit etwa von 9 auf 17 Prozent; Anteil des unsachgemäß entsorgten Mülls nimmt ab – in absoluten Zahlen nimmt die Menge allerdings weiter zu (siehe Grafik)
- Zahlen für Deutschland: 2021 wurden in Deutschland 53 Prozent der Kunststoffabfälle verbrannt/thermisch verwertet; 46 Prozent wurde dem Recycling zugeführt (inbegriffen exportierter Plastikmüll, unabhängig davon, ob er tatsächlich recycelt wird); jeweils unter ein Prozent wurde entweder deponiert oder rohstofflich verwertet [0]
- 2021 exportierte Deutschland 13 Prozent des angefallenen Plastikmülls: 766.000 von insgesamt 5,7 Millionen Tonnen – mehr als jedes andere EU-Land; Exportmengen nehmen jährlich ab, 2012 waren es noch rund 1,5 Millionen Tonnen (laut Daten des Statistischen Bundesamt)
- beim (werkstofflichen) Recycling bleibt die chemische Polymerstruktur der Kunststoffe bestehen; es entsteht ein Rezyklat in gemahlener Form oder als Granulat, aus dem neue Produkte herstellt werden können; es kommt zu Mengen- und Qualitätsverlusten
- viele Kunststoffprodukte sind nicht oder nur sehr aufwendig recycelbar; etwa, wenn sie aus Verbundstoffen aus verschiedenen Materialien bestehen; dieses Fact Sheet des SMC erläutert die Schwierigkeiten und Lösungsansätze beim Kunststoffrecycling
Offene Forschungsfragen
- An rohstofflicher Verwertung („chemischem Recycling“) von Kunststoffabfällen wird geforscht. Dabei werden Polymerketten durch energieintensive chemische Prozesse aufgebrochen, die Endprodukte sind synthetisches Öl oder Gas. Ob es sich um „echtes“ Recycling handelt, ist umstritten. Lässt sich dieser Ansatz zu einer praxistauglichen Alternative zum werkstofflichen Recycling weiterentwickeln?
- Der Marktanteil von biobasierten Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen ist gering, aber steigend (laut Daten von Bioplastics Market Data). Unter welchen Bedingungen sind diese ökologisch sinnvoll und welche Biomasse sollte dafür verwendet werden? Unter welchen Bedingungen sind sie abbaubar und braucht es dafür einen eigenen Entsorgungsweg?
- An Recyclingmethoden mit Mikroben und Enzymen wird geforscht. Inwiefern sind diese skalierbar und könnten in geschlossenen Systemen in der Praxis angewandt werden?
- Unter welchen Bedingungen kommt CO2 aus der Luft als Kohlenstoffquelle statt Erdöl für die künftige Kunststoffproduktion in Frage?