Für die Ewigkeit gemacht – entworfen zum Wegwerfen
Die Massenproduktion von Kunststoffen begann in den 1950er Jahren und ist seitdem nahezu exponentiell gestiegen: Während 1950 1,7 Millionen Tonnen Kunststoffe pro Jahr produziert wurden, erreichte die weltweite Jahresproduktion 2014 311 Millionen Tonnen. In Wirklichkeit ist die Gesamtmenge sogar noch höher, da in diesen Zahlen Fasern aus Polyethylenterephthalat (PET), Polyamid (PA), Polypropylen (PP) und Polyacryl nicht enthalten sind. Es wird geschätzt, dass sich die Kunststoffproduktion bis 2050 fast 2 000 Millionen Tonnen nähern könnte, wenn die Produktions- und Verwendungstrends nicht zurückgehen.
Kunststoff ist ein leichtes, langlebiges, billiges und leicht zu modifizierendes Material, weshalb seine Verwendung wahrscheinlich schnell zugenommen hat und immer noch zunimmt. Kunststoffe werden in unserem Alltag häufig verwendet – wo immer Sie hinschauen, werden Sie wahrscheinlich etwas aus Kunststoff finden. In Europa sind Verpackungen (39,5 %), Baugewerbe (20,1 %) und Automobilindustrie (8,6 %) die größten Sektoren, die Kunststoffe verwenden. Darüber hinaus wird Kunststoff auch in der Elektro- und Elektronikindustrie (5,7 %) und der Landwirtschaft (3,4 %) verwendet. Andere Verwendungen machen einen großen Teil der Kunststoffverwendung aus (22,7 %) und umfassen Sektoren wie Konsum- und Haushaltsgeräte, Möbel, Sport, Gesundheit und Sicherheit.
Dieselben Eigenschaften, die Kunststoff zu einem beliebten Rohstoff für verschiedenste Produkte machen, haben jedoch auch Nachteile für die Umwelt: Als leichtes Material kann es weit weg von der Quelle landen, seine Langlebigkeit garantiert eine lange Lebensdauer in der Umwelt und niedrige Kosten erhöhen die Wahrscheinlichkeit, dass es entsorgt wird. Die Menge an Kunststoff, die in die Umwelt gelangt, hat zugenommen, da neue Verwendungsmöglichkeiten für Kunststoffmaterialien entwickelt und Produkte für mehr Menschen verfügbar gemacht wurden. Es wurde vermutet, dass bis zu 10 % des gesamten Plastikmülls schließlich im Meer landet und zu Meeresmüll wird.
Herstellungsprozess
Kunststoff besteht aus Polymeren, bei denen es sich um große organische Moleküle handelt, die aus sich wiederholenden Einheiten oder Ketten auf Kohlenstoffbasis bestehen. Polymere entstehen, wenn Moleküle, sogenannte Monomere, in einem Prozess namens Polymerisation lange Ketten bilden. Monomere können daher als Bausteine von Polymeren angesehen werden. Das Polymer wird als Homopolymer bezeichnet, wenn es aus sich wiederholenden identischen Monomeren besteht, oder als Copolymer, wenn es verschiedene Arten von Monomeren aufweist. Die verwendeten Monomere bestimmen die grundlegenden Eigenschaften, Struktur und Größe von Polymeren.
Einige gängige Monomere, die in der Kunststoffherstellung verwendet werden, sind Ethylen, Propylen, Vinylchlorid und Styrol. Diese Monomere werden in der Regel aus Erdöl oder anderen fossilen Brennstoffen gewonnen, und derzeit werden etwa 4–6 % der weltweiten Erdölförderung zur Herstellung von Kunststoffen genutzt. Neben fossilen Brennstoffen kann auch Biomasse wie Pflanzenöle zur Herstellung von Biokunststoffen verwendet werden; Ihr Anteil ist noch sehr gering, wächst aber langsam. Das Öl oder die Biomasse liefern jedoch nur die Grundkomponenten für ein Polymer, und daher werden die Eigenschaften des Endprodukts nicht davon beeinflusst, welches Rohmaterial verwendet wird.
Bei der Herstellung von Kunststoffen werden eine Vielzahl von Chemikalien als Lösungsmittel, Initiatoren und Katalysatoren des Herstellungsprozesses verwendet. Initiatoren und Katalysatoren unterstützen die Polymerisation und werden nur in geringen Mengen zugesetzt. Die Katalysatoren basieren üblicherweise auf Metallen wie Zink, Zinn, Magnesium, Titan oder Aluminium und umfassen beispielsweise Peroxide.
Später werden Additive mit dem Polymer vermischt, um deren Herstellungsverfahren zu unterstützen oder die Eigenschaften des Endprodukts zu modifizieren. Die Kunststoffproduktion ist stark von Zusatzstoffen abhängig, da sie wesentliche Bestandteile bei der Erzeugung oder erheblichen Verbesserung vieler der lebenswichtigen Eigenschaften von Kunststoffen sind. Ihre Bedeutung zeigt sich auch in der Vielfalt der Additive – es gibt mehrere tausend Additive, die in der Kunststoffindustrie verwendet werden. Additive können beispielsweise die Flexibilität oder Haltbarkeit des Polymers verbessern oder es widerstandsfähiger gegen UV-Abbau und Verbrennung machen. Sie werden auch verwendet, um dem fertigen Produkt Farbe zu verleihen. Zusatzstoffe können auch Füllstoffe wie Kreide, Talkum und Ton enthalten, die zugesetzt werden, um Kosten zu senken oder beispielsweise die Leitfähigkeit von Kunststoff zu verändern.