Grüne Chemie

Klimaerwärmung durch Kunststoffe

Über 99% der heutigen Kunststoffe werden aus Erdöl produziert, sie werden petrochemische Kunststoffe genannt. Das Wort Petrochemie setzt sich auch dem altgriechischen Wort petros ‚Fels‘ und dem lateinischen Wort oleum ‚Öl‘ zusammen. Erdöl bekam in der Antike diesen Namen, da in Ägypten beobachtet werden konnte, wie Erdöl aus Sandstein austrat.

Bei der Herstellung von Kunststoff wird das chemische Verfahren der Polymerisation angewandt. Dabei werden kurze Kohlenstoffketten (sogenannte Monomere) zu langen Kohlenstoffketten (sogenannte Polymere) verknüpft.

Für die Herstellung von petrochemischen Kunststoffen wird Erdöl sowohl aus Ausgangsstoff als auch als Energieträger benötigt. Das zeigt die folgende Abbildung:

Durchschnittlich werden für die Produktion von einem Kilogramm eines petrochemischen Kunststoffs 1 kg Erdöl als Ausgangsmaterial und rund 0,95 Kilogramm an Erdöl zusätzlich als Energiequelle gebraucht. In Summe ergibt das rund 1,95 kg Erdöl für ein Kilogramm Kunststoff. (Abbildung erstellt von Benjamin Eckhart und Gerda Heinzle)

Ist der ‚Coffee to go‘ oder Smoothie ausgetrunken, landet der Kunststoffbecher im nächsten Mistkübel. Was passiert dann damit?

Der Großteil der Kunststoffe wird nach der Verwendung verbrannt und die dabei die erzeugte Wärme wird in Wien für die Fernwärme, anderswo auch zur Stromerzeugung verwendet.

Sowohl bei der Herstellung von Kunststoffen (Erdöl als Energieträger) als auch bei der Verbrennung von Kunststoffen (Fernwärme, Stromerzeugung) wird Kohlenstoffdioxid (CO2) freigesetzt. Warum ist das so? Erdöl besteht zu einem Großteil aus Kohlenwasserstoff-Molekülen. Durch eine chemische Reaktion bei der Verbrennung werden diese Moleküle aufgespalten, der freiwerdende Kohlenstoff reagiert mit Sauerstoff und es entsteht Kohlenstoffdioxid (und Wasser). Dieser Kohlenstoff war vor der Verbrennung seit mehreren Millionen Jahren in Form des Erdöls gebunden.

Durch die Verbrennung von Erdöl durch uns Menschen wird also Kohlenstoffdioxid freigesetzt, das ohne unser Einwirken nicht in die Atmosphäre gelangen würde.

Doch warum ist das problematisch? Kohlenstoffdioxidist ein Treibhausgas. Es gibt einen Zusammenhang zwischen der Konzentration von Treibhausgasen in der Atmosphäre und der Durchschnittstemperatur des Planeten. Treibhausgase (wie Wasserdampf) kommen natürlich in der Atmosphäre vor. Sie machen durch den natürlichen Treibhauseffekt unseren Planeten erst bewohnbar. Ohne den natürlichen Treibhauseffekt wäre die Erde viel zu kalt für uns.

Die Natur ist an die vorherrschenden Umweltbedingungen angepasst. Werden aber zusätzlich durch uns Menschen Treibhausgase freigesetzt, erhöht sich die Durchschnittstemperatur des Planeten. Durch den raschen Anstieg dieser Durchschnittstemperatur wird das natürliche Gleichgewicht empfindlich gestört.

Mit über 66% liefert Kohlenstoffdioxid den größten Beitrag zum anthropogenen (= vom Menschen gemachten) Treibhauseffekt (siehe Grafik).

Grafik erstellt von Benjamin Eckhart mit den Daten des NOAA Earth System Research Laboratory, The NOAA annual greenhouse gas index (AGGI), aufgearbeitet vom deutschen Umweltbundesamt (Umweltbundesamt, 2021a)

Seit den 1950er Jahren ist der Kohlenstoffdioxid-Gehalt der Atmosphäre deutlich gestiegen. Auch die Durchschnittstemperatur des Planeten ist seit dieser Zeit gestiegen. Das wiederrum verursacht unter anderem einen Rückgang von Festlandeis, beispielsweise in Grönland und der Antarktis. Aber auch bei österreichischen Gletschern ist ein Rückgang zu beobachten. Diese Eisschmelze trägt zum Anstieg des Meeresspiegels bei.

Im Jahr 2018 wurden weltweit zwischen 522 und 653 Millionen Tonnen an Erdöl für die Herstellung von Kunststoffen verwendet. Das macht zwischen 12 und 14 % der insgesamt geförderten Ölmenge in diesem Jahr aus. Die Kunststoffproduktion trägt also zu einem erhöhten Kohlenstoffdioxid-Ausstoß und damit zur Klimaerwärmung bei.