Schwerpunkte

Nachhaltigkeit in der Elektronik

Recycelte Kunststoffe für Elektronikgeräte

19. März 2020, 12:14 Uhr   |  Dr.-Ing. Hartmut Poschmann

Recycelte Kunststoffe für Elektronikgeräte
© DAMRONG RATTANAPONG - shutterstock.com

Kunststoffe aus alten Elektro- und Elektronikgeräten sollen wiederverwendet werden.

Aus Elektronikschrott recycelte Kunststoffe sollen vermehrt für die Produktion neuer Geräte verwendet werden. Auch in Deutschland laufen Forschungsprojekte zur Entwicklung und für den verstärkten Einsatz recycelter und upcycelter Kunststoffe.

Die konkreten Zahlen zur gegenwärtigen Kunststoffsituation bei Elektro- bzw. Elektronikschrott und der sich abzeichnende Trend sind aus Umwelt- und Ressourcensicht wenig erfreulich. Die ach so fortschrittliche Elektronikindustrie, die einerseits Revolutionäres für die Menschheit getan hat, ist gleichzeitig einer der Hauptverursacher in der Umweltverschmutzung durch Altelektronik und die darin enthaltenen Kunststoffe.

Trotz WEEE-Richtlinie der EU bzw. Elektro- und Elektronikgerätegesetz (ElektroG) in Deutschland gelingt es noch immer nicht, Altgeräte vollständig zu erfassen, möglichst lückenlos dem Recycling zuzuführen, bestmöglich daraus die Ausgangsmaterialien zurückzugewinnen und diese wieder dem Wirtschaftskreislauf zuzuführen.

Dafür gibt es unterschiedliche Ursachen: gesellschaftliche, organisatorische, ökonomische und technische. In der Gesamtsumme bewirken sie, dass ein entscheidender Teil der Altgeräte immer noch auf Mülldeponien landet oder wertvolle brennbare Komponenten verheizt werden.

Ungleiche Situation: Metalle und Kunststoffe

Elektrische und elektronische Geräte sind aus vielen Materialien zusammengesetzt. Beim Recycling dieser Geräte wird zunehmend versucht, vor allen Dingen den metallischen Anteil – Eisen-, Nichteisen- und Edelmetalle – möglichst ganz zurückzugewinnen. Diese Metallfraktionen sind »Objekte der Begierde« und es stehen verschiedene Techniken zur nahezu vollständigen Metallrückgewinnung zur Verfügung.

Im Elektronikschrott sind aber auch noch andere Wertstoffe enthalten wie z.B. Kunststoffe aus ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymere), PS (Polystyrol) und anderen Materialien, die aus Umwelt- und Ressourcen-Sicht wertvoll sind.

Folglich sollte neben der Ressource »Metall« auch die Ressource »Kunststoff« beim Recycling eine große Rolle spielen. Dies ist allerdings in der Praxis bisher meist nicht der Fall, da die Rückgewinnung von sauberen Kunststofffraktionen aus Elektroschrott um vieles aufwändiger als das Recycling der Metalle ist [1].

Die Ursache liegt darin, dass die derzeit vorhandenen Sortiermöglichkeiten nur bedingt das komplette Rohstoffpotenzial der Kunststoffe ausschöpfen. Ein hoher Anteil dieser Wertstoffe geht deshalb schon aus diesem Grunde verloren und wird zum Beispiel thermisch verwertet. Es steht somit die Aufgabe, einen höheren Anteil an Kunststoffen aus Elektronikschrott zu wertvollen, sauberen Kunststoff-Fraktionen zu machen, weil das eine Grundvoraussetzung dafür ist, dass die Elektronikindustrie mehr recycelte Materialien einsetzt.

Die beispielsweise durch elektrostatische Separation erzielbaren Reinheiten der Mahlgüter sind sehr hoch und liegen zum Teil bei über 99,5 %. Damit sind die Recyclate so sauber, dass sie problemlos wieder zu hochwertigen Compounds und diese wiederum zu neuen technischen Produkten verarbeitet werden können. Auf diese Weise werden besonders wertvolle technische Rohstoffe aus sonst nicht weiter verarbeitbaren Materialien zurückgewonnen. Teure Neuware lässt sich – je nach Anwendungsfall – ganz oder teilweise durch preisgünstige Rezyklate ersetzen. Viele Produkte können dann komplett aus Rezyklat-Kunststoffen gefertigt werden [1].

Ein anderer vielleicht noch entscheidenderer Grund für immens hohe Materialverluste bei Metallen und Kunststoffen in Altgeräten ist deren Ablagerung in Mülldeponien. Bekäme man beides in den Griff in Form einer regulierten Kreislaufwirtschaft, wäre der Umwelt und auch der Rohstoffversorgung zukünftig schon sehr geholfen. Es steht also die Aufgabe, die Quantität, die Qualität und die Effizienz der Kunststoffverwertung zu steigern.

Schrottdeponien wachsen, Eisberge schmelzen

Blick auf einen Elektronikschrottberg aus Motherboards.
© Poschmann

Bild 1. Die Elektro- bzw. Elektronikschrott-Berge (E-Waste) werden größer und größer.

Plastik in Elektro- bzw. Elektronikschrott (E-Waste = Electronic and Electrical Equipment Waste, EEE) ist genau wie die Altgeräte selbst eine Umwelt-Zeitbombe, die laut Umweltaktivisten bisher weitestgehend übersehen oder auch »nur« verdrängt wurde. Kunststoffe haben etwa einen Anteil von 20 % an den jedes Jahr weltweit anfallenden ca. 50 Mio. t Elektroschrott – also 10 Mio. t. Diese landen zum Teil auf Mülldeponien. Bis 2050 wird sich die jährliche Schrottmenge laut Prognosen auf mehr als 110 Mio. t verdoppeln und zu weiter expandierenden Mülldeponien führen – wenn sich die heute üblichen Geschäfts- und Konsumpraktiken nicht bald ändern. Dann wüchse der Kunststoffanteil per Annum bei konstantem Anteil von 20 % auf 22 Mio. t (Bild 1).

Die Welt droht laut Rüdiger Kühr, Direktor des Sustainable Cycles Program an der Universität der Vereinten Nationen, buchstäblich darin zu ertrinken [2]. »Wenn man diesen Kunststoff heute auf Lastwagen brächte, brauchte man mehr als 62.000 Stück davon. Es entstünde eine lange Reihe, die von Rom bis nach Frankfurt reicht«, so Rüdiger Kühr. Wer mag, kann sich rein theoretisch die Lastwagenlänge für 2050 ausrechnen.

Rüdiger Kühr weist noch auf einen wichtigen Grund für das wahrscheinlich massive Ansteigen der Elektro- bzw. Elektronikschrottmengen in den kommenden Jahren hin: die »leap-frog« Technology, das Überspringen von Entwicklungsstufen. Beispielsweise kann es dazu kommen, dass Teile der Welt direkt zur Kommunikation über Mobilfunknetze übergehen, in einigen Fällen direkt zu 5G. Auf diese Weise überspringen sie die umfangreiche und kostspielige Infrastruktur, die mit einer Festnetzinfrastruktur verbunden ist.

Das bedeutet, dass dann mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung Zugang zum Internet oder einem Mobiltelefon hat. Dies wiederum bedeutet, dass die Nachfrage nach elektronischen Geräten wie Laptops, Tablet-PCs und Mobiltelefonen explosionsartig ansteigt, verbunden mit einer weiteren stetigen Zunahme der Elektroschrottdeponien.

Blick auf einen Schrottberg aus alten Mobiltelefonen.
© Poschmann

Bild 2. Wird das erwartete Überspringen von Entwicklungsstufen (Leap-Frog) dazu führen, dass in vielen Regionen der Welt sofort die Mobilfunkkommunikation eingeführt wird, statt zuerst eine Festnetz-Infrastruktur aufzubauen, so wird der Berg an Alt-Mobiltelefonen noch schneller in die Höhe wachsen.

Hinzu kommt noch, dass sich in den letzten Jahren die Zeit, bis jemand sein Mobiltelefon oder Tablet-PC durch ein neueres Modell ersetzt, stetig verkürzte (Bild 2). Sollte sich dieser von der Elektronik- und IT-Industrie im Namen von mehr Umsatz mit viel Werbung in Gang gesetzte Prozess weiter fortsetzen, wird die Altgeräteflut weiter wachsen.

Die Sucht nach immer mehr Wachstum, nach noch schnelleren Produktfolgen, ohne die vollständige Erfassung der Altgeräte sowie deren Recycling bzw. stoffliche Wiederverwertung grundlegend als auch zufriedenstellend gelöst zu haben, ist als ein wesentlicher Faktor anzusehen, der die Welt in Richtung Umweltkollaps führt.

Die Summe dessen, was an angeblich zukunftsweisenden grundlegenden Techniken in den verflossenen etwa 60 Jahren eingeführt wurde, aus Recycling-Sicht aber bis heute gar nicht oder nicht zufriedenstellend gelöst wurde, könnte damit immer länger werden. Bekannte Beispiele: Atommüll, Styropor für die Wärmedämmung, Flügel von Windkraftanlagen. Droht den Lithium-Ionen-Akkus für die kommende E-Mobilität ein ähnliches Schicksal? Auch die Leiterplatten mit ihrem Epoxidharz gehören eigentlich dazu.

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1. Recycelte Kunststoffe für Elektronikgeräte
2. Materialwahl aus Recycling-Sicht? Fehlanzeige
3. Ziel: Kreislaufwirtschaft neuer Qualität
4. Intensivierte Suche nach Alternativen

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