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Glas und Altglas

<p>Altglas kann unendlich oft wieder eingeschmolzen und zur Herstellung neuer Glasprodukte genutzt werden. Solch eine erneute stoffliche Nutzung ist umweltverträglich und kann viel Energie (ca. 10 Prozent) und viele Rohstoffe einsparen, wenn die verschiedenen Glasprodukte wie Flaschen und Fenstergläser an ihrem Lebensende dem richtigen Entsorgungsweg zugeführt werden.</p><p>Massenprodukt Glas</p><p>In Deutschland stellten Glashersteller 2024 rund 6,661 Millionen Tonnen (Mio. t) Glas her. Aus 3,788 Mio. t davon wurde Behälterglas gefertigt, aus 1,794 Mio. t Flachglas. Aus rund 292.500 Tonnen (t) entstanden spezielle Gläser für Haushalte, Forschung und Wirtschaft. Der folgende Text beschreibt die Sammlung und Verwertung dieser Gläser. Zusätzlich gibt es Produzenten von Mineralwollen, die rund 786.000 t Glas- und Steinwolle herstellen, die als Dämmmaterial eingesetzt wurden (siehe Abb. „Glasproduktion im Jahr 2024 und die Anteile der einzelnen Glasbranchen“).</p><p>Glas: gut recycelbar!</p><p>Glas lässt sich unendlich oft wieder verwenden. Es kann beliebig oft in den Schmelzprozess zurückgeführt und zu neuen Produkten verarbeitet werden. Da recyceltes Glas bei niedrigeren Temperaturen als die zur Glasherstellung erforderlichen Rohstoffe schmilzt, sinkt der Energiebedarf, wenn Glasscherben zugesetzt werden. Über den Daumen lässt sich sagen, dass der Energiebedarf um etwa 0,2 bis 0,3 % sinkt, wird ein Prozent Altglas dem Schmelzofen hinzugefügt. Einschmelzen von Altglas schützt so das ⁠<a href="https://www.umweltbundesamt.de/service/glossar/k?tag=Klima#alphabar">Klima</a>⁠ und spart Rohstoffe wie Quarzsand, Soda und Kalk ein. Das trägt ebenfalls zur Verringerung der dem Herstellungsprozess anrechenbaren Umweltbelastungen bei. Weiterhin braucht eingeschmolzenes Altglas nicht deponiert zu werden.</p><p>Glashersteller setzen Scherben, die als Ausschuss bei der Produktion anfallen, wieder ein. Der Einsatz von Altglas hängt aber von den herstellungsspezifischen Anforderungen an den Reinheitsgrad der Scherben ab. So kann gefärbtes Glas nicht zur Herstellung von Weißglas genutzt werden und Keramikscherben oder Steine stören den Produktionsprozess.</p><p>Im Jahr 2015 haben Behälterglashersteller in Glaswannen durchschnittlich 60 % Scherben eingesetzt, bei Grünglas sogar bis zu 90 %.</p><p>Altglassammlung mit Tradition</p><p>Für Behälterglas wurde bereits im Jahr 1974 ein flächendeckendes Sammelsystem eingerichtet. Meist werden Bringcontainersysteme zur getrennten Erfassung von Weiß-, Braun- und Grünglas eingesetzt. Über 250.000 solcher Altglascontainer sind bundesweit im Einsatz.</p><p>Die Aufbereitung des gesammelten Behälterglases erfolgt zwar weitestgehend vollautomatisch. Die Farbsortierung erfordert jedoch aus technischen und ökonomischen Gründen eine nach Farben getrennte Sammlung der Glasbehälter. So ist die Sortenreinheit der gesammelten Glasmengen eine Voraussetzung für die Rückführung von Behälterglasscherben in den Schmelzprozess zur Herstellung neuer Flaschen und Gläser.</p><p>Im Jahr 2006 erreichte die Behälterglasverwertung eine Quote von 83,6 %. Bis zu diesem Jahr hat die Gesellschaft für Glasrecycling und Abfallvermeidung mbH (GGA) die entsprechenden Daten zur Verfügung gestellt. Nach dem kartellrechtlichen Verbot dieser Organisation fehlen verlässliche Daten über das Aufkommen von Behälterglasscherben. Zahlen müssen nunmehr aus den entsprechenden Abfallstatistiken sowie den jährlichen Erhebungen zum Aufkommen und zur Verwertung von Verpackungsabfällen in Deutschland (siehe auch <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/ressourcen-abfall/verwertung-entsorgung-ausgewaehlter-abfallarten/verpackungsabfaelle">„Verpackungsabfälle“</a>) entnommen werden. Diese Veröffentlichung weist für das Jahr 2022 eine Verwertungsquote von 84,6 % für auf den Markt gebrachte Behältergläser aus (siehe Abb. „Verwertung von Glas aus gebrauchten Verpackungen“).&nbsp;</p><p>Generell ist eine Vorsortierung beim Verbraucher unbedingt erforderlich. Fensterglas, Autoglas, Kristallglas und feuerfeste Gläser wie Laborglas, Ceran®, Pyrex® lassen sich bei der Altglasaufbereitung nur schwer aussortieren und können zu hohen Produktionsausfällen oder zur Anreicherung von Schwermetallen im Behälterglaskreislauf führen, zum Beispiel durch Bleikristallglasscherben. Deshalb dürfen diese Gläser nicht in Altglasbehältern entsorgt werden.</p><p>Stoffliche Verwertung von Behälterglas</p><p>In der Behälterglasindustrie stellt Altglas mittlerweile die wichtigste Rohstoffkomponente dar. Eine Tonne Altglas darf jedoch nicht mehr als 25 g an Keramik, Steinen und Porzellan (KSP-Fraktion) enthalten und maximal 5 g an Nichteisenmetallen wie Aluminium. Zudem sind Grenzwerte für Eisenmetalle und für organische Bestandteile wie Kunststoffe und Papier zu unterschreiten.</p><p>Besonders wichtig ist die Farbreinheit der Altglasscherben. Um weißes Behälterglas herzustellen, ist bei einer Altglasscherbenzugabe von 50 % eine Farbreinheit von 99,7 % erforderlich. Der Fehlfarbenanteil im Braunglas darf die 8 %-Marke nicht überschreiten. Lediglich grünes Glas lässt einen Fehlfarbenanteil von bis zu 15 % zu.</p><p>Stoffliche Verwertung von Flachglas</p><p>Für Flachglasprodukte wie Fensterglas und andere Baugläser gelten besondere Qualitätsanforderungen wie Farbreinheit und Blasenfreiheit. Die Flachglasindustrie setzt daher überwiegend sortenreine Glasscherben aus weiterverarbeitenden Betrieben und Eigenscherben ein. In den letzten Jahren wurden die Sammelsysteme zur Erfassung möglichst sortenreiner und fremdstoffarmer Flachglasprodukte im weiterverarbeitenden Gewerbe ausgebaut. Altglas, das nicht den vorgegebenen Anforderungen an den Reinheitsgrad entspricht, muss aufbereitet werden. Hierfür stehen in Deutschland derzeit zehn Aufbereitungsanlagen zur Verfügung.</p><p>Altglasfraktionen, die sich aus Qualitätsgründen nicht für die Herstellung neuer Flachgläser eignen, können in geringem Umfang bei der Herstellung von Behälterglas eingesetzt werden, aber auch bei der Herstellung von Dämmwolle, Schmirgelpapier, Schaumglas und Glasbausteinen.</p><p>Autoscheiben werden geschreddert</p><p>Demontagebetriebe für Altfahrzeuge müssen grundsätzlich Front-, Heck- und Seitenscheiben sowie Glasdächer von Altfahrzeugen ausbauen und dem Recycling zuführen. Das schreibt die Altfahrzeugverordnung vor (siehe <a href="https://www.umweltbundesamt.de/daten/ressourcen-abfall/verwertung-entsorgung-ausgewaehlter-abfallarten/altfahrzeugverwertung-fahrzeugverbleib">"Altfahrzeugverwertung und Fahrzeugverbleib"</a>). Im Jahr 2023 nahmen die deutschen Altfahrzeug-Demontagebetriebe 253.195 Altfahrzeuge zur Behandlung an. Sie enthielten im Schnitt etwa 35 kg Fahrzeugglas je Altfahrzeug, insgesamt rund 8.900 t. Aufgrund behördlicher Ausnahmen von der Demontagepflicht haben die Altfahrzeugverwerter nach Angaben des <a href="https://www-genesis.destatis.de/genesis/online?operation=table&amp;code=32111-0004&amp;bypass=true&amp;levelindex=1&amp;levelid=1698847590512#abreadcrumb">Statistischen Bundesamtes</a> (öffentlich verfügbare Werte auf 100 t gerundet) davon nur etwa 7 % – also 578 t – demontiert. Der überwiegende Anteil der Fahrzeugscheiben und Glasdächer gelangt mit den Altfahrzeugen in Schredderanlagen. Die dabei anfallenden nichtmetallischen mineralischen Rückstände wurden im Jahr 2023 überwiegend verwertet, etwa als Bergversatz oder im Deponiebau, und teilweise beseitigt.</p><p>Über die Ersatzverglasung, also den Anfall von Fahrzeugglas durch Scheibenwechsel, liegt eine grobe Schätzung für das Jahr 2020 vor: In Markenwerkstätten wurden in Deutschland schätzungsweise rund 1,7 Millionen Verbundglasscheiben ersetzt. Geht man von einem durchschnittlichen Gewicht einer Windschutzscheibe von knapp 10 kg aus, so bedeutet dies einen Anfall von etwa 16.000 t an Verbundsicherheitsglas (VSG). Hinzu kommt noch eine unbekannte Menge aus der Ersatzverglasung aus weiteren Werkstätten. Etwa 90 % der Altgläser aus der Ersatzverglasung werden einer Verwertung zugeführt.</p>

Aufbereitung und werkstoffliche Verwertung von Kunststoffen

Abfrage von Art und Ausstattung der Anlage zur Aufarbeitung und Verwertung von Kunststoffen, sowie Art, Menge und Herkunft (regional, Wirtschaftsbereich) der eingesetzten Altkunststoffe.

Stärke und Zucker

Stärke ist ein pflanzlicher Reservestoff, der in Form von Stärkekörnern in Speicherorganen von Pflanzen (Körner, Knollen, Wurzeln oder Mark) angereichert wird. Stärke wird sowohl im Lebensmittel - als auch im technischen Bereich in breitem Umfang eingesetzt. Die landwirtschaftliche Erzeugung von stärkehaltigen Rohstoffen erfolgt in Deutschland durch den Anbau von Kartoffel, Weizen und Körnermais. In der Zukunft könnten die Markerbse und Neuzüchtungen mit sehr hohem Amylose- ("Amylo-Mais") oder Amylopektinanteil (z. B. Amylose-freie Kartoffel) Bedeutung erlangen, da sich hierdurch verarbeitungs- und anwendungstechnische Vorteile ergeben. Hinsichtlich der Verwendung werden drei wesentliche Produktlinien unterschieden - native Stärke (Papier, Pappe, Leime, Kleber, Gipskartonplatten, Textilverarbeitung, Kosmetika), - modifizierte Stärke (Lacke, Streichfarben, Bindemittel (Quellstärken), kationische Stärken, Papier, Pappe, Tabletten, Stärkeether und -ester) etc. sowie - Verzuckerungsprodukte (Tenside, Sorbit, Kunststoffe, Vitamin C, Alkohole, Biotechnologie).

Wie geht Recycling von Kunststoffen? - Der RecyclingDay gibt Antworten und demonstriert Ansätze

Zielsetzung: Plastik ist überall! Kunststoffe finden sich nicht nur in Einweg-Verpackungen, sondern auch in Smartphones, ICEs und Operationssälen. Leider landet Plastik oft dort, wo es nicht hingehört. Für einen verantwortungsvollen Umgang sind Gesellschaft, Industrie und Politik gefordert. Kunststoffprodukte müssen zukünftig so gestaltet werden, dass sie gut recycelt und wiederverwendet werden können. Bildung spielt dabei eine wichtige Rolle, besonders bei der jungen Generation. 2021 haben wir am KUZ den RecyclingDay für GrundschülerInnen entwickelt, um ihnen spielerisch Ressourcenschonung und Recycling nahe zu bringen. Der Erfolg war überwältigend, und es gab zahlreiche Anfragen von Schulen zur Durchführung des Projekttages. Neben Grundschulen meldeten sich auch zahlreiche Sekundarschulen, Förderschulen, Gymnasien sowie studentische Gruppen. Dies zeigte den großen Bedarf und die Relevanz unserer Inhalte. Nun möchten wir den Projekttag weiterentwickeln und auf die nächste Stufe heben. Ziel des Projektes ist es, neue Lehrinhalte für Kinder und Jugendliche von weiterführenden Schulen der Sekundarstufe I und II sowie Lehrlinge und StudentInnen für den Projekttag 'RecyclingDay' zu den Themen Kreislaufwirtschaft (Recycling) und nachhaltiger Umgang mit Kunststoffen zu erarbeiten und eine entsprechende Plattform für das praktische Erleben und selbst Entdecken dieser Inhalte zu bieten, um das Erlernte für einen sensiblen Umgang mit Kunststoffen zu nutzen. Es soll den Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen demonstrativ und praktisch erlebbar das Thema Ressourcenschonung und damit auch die Reduktion klimaschädlicher Emissionen sowie die Reduzierung von Umweltbelastungen nähergebracht werden. Ein Fokus soll auf der Auseinandersetzung mit dem Plastikverbrauch in der heutigen Gesellschaft und der Notwendigkeit der Prävention liegen und damit ein Bewusstsein für die Problematik der Kunststoffverwendung schaffen. Ziel ist es den Kindern, Jugendlichen und jungen Erwachsenen Lösungsansätze für die Müllvermeidung zu bieten, diese mit Ihnen zu diskutieren und auch neue Ansätze mit Ihnen gemeinsam zu entwickeln. Kreatives Tüfteln, Forschen und Experimentieren sollen die Kinder und Jugendlichen an MINT-Wissen heranführen und eine lösungsorientierte Herangehensweise geweckt und geschult werden.

Sichere und nachhaltige kunststoffbasierte Batteriegehäuse; Methodenentwicklung zur virtuellen Auslegung gegen Folgen des thermischen Durchgehens

Bisher wird die Sicherheit von Batteriegehäusesystemen gegenüber thermischem Durchgehen und Propagation im Wesentlichen durch zeit- und kostenintensive, iterative Experimente während der Produktentwicklungsphase überprüft. Nach aktuellem Stand der Technik werden überwiegend metallische Werkstoffe für Batteriegehäuse verwendet. Konzepte für leichtere und nachhaltigere Batteriegehäuse aus Kunststoffen stehen zwar zur Verfügung, der Nachweis der Sicherheit ist allerdings sehr aufwendig und teuer. Von einer stärkeren Integration von Simulationsmethoden wird eine deutliche Verbesserung des Entwicklungsprozesses erwartet. Ziel ist zukünftig die Sicherheit von kunststoffbasierten Batteriegehäusen bei geringeren Kosten und Entwicklungszeiten zu gewährleisten. Es käme dabei sowohl bei der Herstellung der Gehäuse als auch im Betrieb von Elektrofahrzeugen zu einer CO2-Einsparung. Das Projekt SiKuBa setzt bei der Entwicklung und Validierung von Simulationsmodellen zur Auslegung sicherer Kunststoff-Batteriegehäuse unter thermischem Durchgehen an. Die Entstehung und Ausbreitung der gefährlichen Gas- und Partikelströme sowie deren Interaktion mit Strukturelementen wird experimentell analysiert und in strömungs- und strukturmechanische Simulationsmodelle überführt. Die Modelle eröffnen eine effiziente Möglichkeit neuartige Konzepte zur Verlangsamung und Unterdrückung der Propagation virtuell zu untersuchen. Der somit mögliche Einsatz sicherer und nachhaltiger kunststoffbasierter Gehäuselösungen kann dabei einen wesentlichen Beitrag zur Akzeptanz der Elektromobilität leisten. Kautex fokussiert sich hauptsächlich auf die Entwicklung von Schutzkonzepten für den Lastfall des thermischen Durchgehens. Neben der Weiterentwicklung lokaler Schutzmaßnahmen werden neuartige Konzepte zur schnellen Abführung heißer Gase erarbeitet. Darüber hinaus ist Kautex für die Auslegung und Fertigung von Demonstratoren verantwortlich und wird die Simulationsarbeiten im Projekt unterstützen.

Umsetzung der Ressourcenwende in der chemischen Industrie durch biotechnologische CO2 Nutzung in regionalen Wertschöpfungsketten, Teilprojekt A

Sonderforschungsbereich (SFB) 1357: MIKROPLASTIK - Gesetzmäßigkeiten der Bildung, des Transports, des physikalisch-chemischen Verhaltens sowie der biologischen Effekte: Von Modell- zu komplexen Systemen als Grundlage neuer Lösungsansätze; MICROPLASTICS - Understanding the mechanisms and processes of biological effects, transport and formation: From model to complex systems as a basis for new solut, Teilprojekt C 05: Abbau und Verhalten von Kunststoffen und deren Mikroplastik-Partikeln in technischen Systemen der Wasser- und Abfallwirtschaft

Teilprojekt C05 hat zum Ziel, den wichtigen Eintragsweg für Kunststoffe, in Form von Mikroplastik, in die Umwelt aus technischen Anlagen (MP) mechanistisch aufzuklären. Gleichzeitig sollen neue Ansätze verfolgt werden, die zur Vermeidung bzw. Reduktion von MP aus Standardkunststoffen maßgeblich beitragen sollen. Zu diesem Zweck sollen Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Nylon, Polyethylenterephthalat, Polyisopren und Polyvinylchlorid durch Beschleuniger (in situ) in ihren Oberflächeneigenschaften für die Biofilmbildung modifiziert und dadurch unter Prozessbedingungen biologisch angreifbar und abbaubar gemacht werden. So können auch Standardkunststoffe umweltverträglicher bezüglich der MP-Partikel Bildung werden. Damit geht TP C05 weit über die bislang üblichen eher deskriptiven Studien zu MP in technischen Anlagen und der Umwelt hinaus. Folgende zentrale Fragen sollen in TP C05 in Hinblick MP-Partikel in technischen Anlagen der Abfall- und Abwasserwirtschaft beantwortet werden: 1. Kommt es in den Anlagen zu spezifischen (biologischen) Abbau- und Degradationsvorgängen? 2. Wie hängen die zu beobachtenden Prozesse von MP-Charakteristika (Materialsorte, Zusammensetzung, Größe, Morphologie, Beschichtung) ab, ? 3. Lassen sich die Vorgänge ('Bioabbaubarkeit') durch gezielte Modifikation der Partikeloberfläche vor oder in den Anlagen beschleunigen? 4. Welche ökologischen Konsequenzen einer Ausbringung der (modifizierten) Partikel in die Umwelt und hier vor allem in den Boden lassen sich postulieren?

Recycling von Kunststoffverbundmaterialien und Kunststoffgemischen

Ziel ist die werkstoffliche oder rohstoffliche Verwertung von Kunststoff enthaltenden Verbundmaterialien (Kunststoff-Metall, Kunststoff-Papier, Kunststoff-Kunststoff) sowie von Kunststoffgemischen. Fuer die werkstoffliche Wiederverwertung muessen hierzu die einzelnen Komponenten voneinander separiert und sodann sortenrein zu neuen Werkstoffen verarbeitet werden. Wird die Separierung der Verbunde oder Gemische zu aufwendig, werden diese in eine Form mit vorgegebener Spezifikation gebracht, die den Einsatz in der rohstofflichen Wiederverwertung erlaubt (Hochofen, Pyrolyse etc.). Ergebnisse: Verbundmaterialien werden a) werkstofflich verwertet, indem die Verbundkomponenten voneinander abgeloest und anschliessend voneinander getrennt werden. Die Abloesung wird entweder durch Aufloesen einer Verbundkornponente oder durch Anloesen des die Schichten verbindenden Klebers erreicht. Waessrige Abloesemittel garantieren oekologische und oekonomische Verfahren. Beispiele sind Getraenkeverbundverpackungen und Arzneimittelblister sowie beflockte Materialien. b) Verbundmaterialien werden rohstofflich verwertet, indem die Kunststoffverbundmaterialien durch Verfahrenstechniken wie Agglomeratoren und Pelletpressen in eine fuer den Einsatz im Hochofen oder in der Pyrolyse geeignete Granulatform gebracht werden. Einzuhaltende Spezifikationen wie Metallanteile, Chlorgehalte etc. werden durch vorgeschaltete physikalische Abscheidevorrichtungen erreicht und in einer Qualitaetskontrolle gesichert. Aufbereitete Materialien sind die Mischfraktion aus dem DSD-Muell, Teppichboedenabfaelle und Kunststoffe aus dem Elektronikschrott Die Trennung von Kunststoffgemischen wird mit einem Freifallscheider auf elektrostatischer Basis optimiert und Sortenreinheiten oberhalb 99 Prozent erzielt. Beispiele sind PET und PVC-Getraenkeflaschen.

BioKreativ 2 - Bio4Act: Biogene Aktivkohlen und Plattformchemikalien aus Restbiomassen zur Implementierung einer nachhaltigen zirkulären Bioökonomie

Chemie-Labothek in den Bergischen Science Labs

Schülerinnen und Schüler kommen in Begleitung von Lehrkräften zu halbtägigen Veranstaltungen an die Uni und führen unter Leitung einer wissenschaftlichen Mitarbeiterin und Betreuung durch Studierende an den Unterricht anknüpfende Experimente aus der chemiedidaktischen Forschung in Wuppertal durch. Sie werten sie mithilfe der Betreuer aus und präsentieren sie dem Kurs. Die Inhalte werden jeweils im Voraus zwischen Mitarbeitern der Chemiedidaktik und den Lehrkräften so abgestimmt, dass sie an die Kursthemen der Sekundarstufe II anknüpfen (Beispiele: Elektrochemie, Farbstoffe, Kunststoffe, chemisches Gleich­gewicht, Ozonproblematik) und an highlights aus Wissenschaft und Technik heranführen. Im Rahmen dieser Veranstaltungen werden den Schüler/-innen Informationen zur Berufsorientierung gegeben. Die Veranstaltungen dienen aus Sicht der Studierenden der fachdidaktischen Kompetenzerweiterung und aus Sicht der Chemiedidaktik der empirischen Erforschung alternativer Methoden (Stichwort: Microteaching) und innovativer Inhalte (Stichworte: Nachhaltigkeit, Photochemie).

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