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Kunstoff, Werkstoff, Schadstoff - Arten im Umgang mit Plastik
Kurzfassung / Abstract Die Masterarbeit „Kunststoff, Schadstoff, Werkstoff - Arten im Umgang mit Plastik“ untersucht, wie Kunststoffabfälle nach ihrer Erstnutzung durch Eigeninitiative und DIY-Methoden effektiv in neue Produkte umgewandelt werden können. Der Fokus liegt dabei auf der Anwendung von Ansätzen aus der Makerspace- und DIY-Kultur. Verschiedene Kunststoffe wurden gesammelt, aufbereitet und verarbeitet. Ein wichtiger Teil des Projekts war der Bau eines Kunststoffschredders und die Entwicklung eines Extruders für den 3D-Druck. Die durchgeführten Experimente und praktischen Arbeiten beleuchten die Herausforderungen und Potentiale des lokalen Kunststoffrecyclings und zeigen Wege auf, wie Recyclingprozesse in die Hände von Individuen und Gemeinschaften gelegt werden können, um einen Beitrag zum Umweltschutz zu leisten.
In der Einleitung wird in das Thema eingeführt und die Rahmenbedingungen abgesteckt. Die Forschungsfrage / die Definition des Problems wird vorgestellt. Mögliche Leitfragen können sein: Was ist der Ausgangspunkt? Was ist die Motivation sich gerade dieser Herausforderung / diesem Problem zu stellen? Was ist die Herausforderung für die Idee oder die Designaufgabe?
Bedeutung des Themas
Kunststoffe spielen im modernen Leben eine zentrale Rolle. Ihre allgegenwärtige Präsenz in Produkten des täglichen Gebrauchs unterstreicht die akzeptierte Abhängigkeit von diesem Material. Die Umweltauswirkungen von Kunststoffabfällen sind gravierend und reichen von der Verschmutzung der Meere bis hin zu langfristigen Schäden an Ökosystemen. Diese Probleme zeigen das Potenzial für einen besseren Umgang mit diesem Material.
Neben der Sortierung und dem Recycling wird Kunststoff auch verbrannt. Die Verbrennung ist zwar der Deponierung vorzuziehen, wird aber dem Potenzial des Materials nur teilweise gerecht. Hier müssen noch bessere Wege gefunden werden, um die Verbrennung in Zukunft überflüssig zu machen.
Die DIY-Kultur und die Makerspace-Bewegung haben in diesem Zusammenhang an Bedeutung gewonnen, da sie kreative und pragmatische Ansätze für die Wiederverwendung und Verarbeitung von Kunststoffabfällen bieten. Diese Bewegungen fördern Eigeninitiative und Gemeinschaftsprojekte, die nicht nur das Recycling verbessern, sondern auch das Bewusstsein für nachhaltige Praktiken schärfen.
Das Potenzial für innovative Lösungen im Kunststoffrecycling ist groß. Es gibt Möglichkeiten, die Grenzen des traditionellen Recyclings durch kreative Ansätze und Technologien zu erweitern. Globale und lokale Initiativen im Bereich des Kunststoffrecyclings zeigen bereits Erfolge und liefern wichtige Erkenntnisse für den zukünftigen Umgang mit Kunststoffen.
Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Thema des Einsatzes von DIY-Methoden im Kunststoffrecycling. Es wird versucht, das Kunststoffrecycling auf lokaler Ebene anzugehen, indem Menschen aus der lokalen Gemeinschaft einbezogen werden.
Forschungsfrage
Zu Beginn der Arbeit wurde eine Leitfrage formuliert sowie unterstützende Fragen, um die Richtung der Forschung zu definieren.
Leitfrage
Wie können Kunststoffabfälle, die nach ihrem primären Gebrauch anfallen, durch den Einsatz von DIY-Methoden und Eigeninitiative effektiv in neue Produkte umgewandelt werden?
Unterstützende Fragen:
Welche Prozesse und Werkzeuge sind notwendig, um Kunststoffabfälle zu sammeln, vorzubereiten und für die Wiederverwendung zu verarbeiten?
Wie beeinflussen verschiedene Parameter des 3D-Druckverfahrens die Qualität und Eigenschaften der aus recyceltem Kunststoff hergestellten Produkte?
Wie unterscheiden sich die verschiedenen Arten von Kunststoffen in ihrer Verarbeitung und Wiederverwendung, wenn sie separat und nicht gemischt verwendet werden?
Wie kann der Prozess des Kunststoffrecyclings gestaltet werden, um die aktive Teilnahme verschiedener Personengruppen zu ermöglichen?„
Typischerweise ist dieses Kapitel in verschiede Unterpunkte gegliedert. Das Ziel des Projektes wird aufgeführt, es wird dargestellt, wie inhaltlich / methodisch gearbeitet wird und das Ergebnis wird aufgezeigt.
Hypothese
Basierend auf den Forschungsfragen lässt sich folgende Hypothese definieren: Durch die Entwicklung und Anwendung von DIY-Methoden und -Werkzeugen können effektiv neue Produkte aus Kunststoffabfällen hergestellt werden, was zu einem erweiterten Bewusstsein und einem Perspektivwechsel im Umgang mit der Ressource Kunststoff führt.
Ziel der Arbeit
Das Hauptziel dieser Arbeit besteht darin, die Grundlage für ein zukünftiges Gemeinschaftsprojekt in Dessau zu schaffen, das sich mit dem Recycling von Kunststoffabfällen durch DIY-Methoden beschäftigt. Im Rahmen dieser Arbeit werden wichtige Schritte unternommen, indem speziell für diesen Zweck Maschinen gebaut und Verfahren getestet werden. Diese sollen als Grundlage für das zukünftige Engagement der Gemeinschaft dienen. Diese vorbereitenden Arbeiten sind ein wichtiger Ausgangspunkt, um eine Werkstatt zu schaffen, in der Menschen zusammenkommen, um innovative und praktische Recyclinglösungen zu entwickeln und umzusetzen.
Was ist Kunststoff?
Kunststoffe sind synthetische Materialien, die hauptsächlich aus Polymeren, langen Molekülketten aus sich wiederholenden Monomereinheiten, bestehen. Die Herstellung von Kunststoffen beginnt mit der Gewinnung und Verarbeitung von Rohstoffen wie Erdöl oder Erdgas, aber auch nachwachsenden Rohstoffen wie Mais, aus denen durch chemische Prozesse Monomere wie Ethylen oder Propylen gewonnen werden. Diese Monomere werden durch verschiedene Polymerisationsverfahren zu Polymeren verarbeitet, die die Grundlage für die unterschiedlichsten Kunststoffarten bilden.
Durch Zugabe von Zusatzstoffen (Additiven) wie Weichmachern und anderen Chemikalien lassen sich den hergestellten Kunststoffen gewünschte Eigenschaften verleihen. Diese Eigenschaften können physikalische, aber auch optische Anforderungen wie Farbe oder Oberflächenbeschaffenheit sein.
Kunststoffe zeichnen sich durch ihre Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit aus, was sie für eine breite Palette von Anwendungen geeignet macht. Sie finden Verwendung in einer Vielzahl von Produkten und Branchen, von Verpackungen und Haushaltsgeräten bis hin zu Baustoffen und Elektronik. Aufgrund ihrer Langlebigkeit, Leichtigkeit und Formbarkeit haben Kunststoffe viele traditionelle Materialien wie Holz, Metall und Glas in vielen Anwendungsbereichen ersetzt.
Anwendungsbereiche von Kunststoffen
Kunststoffe finden aufgrund ihrer vielfältigen Eigenschaften Anwendung in einer Reihe von Bereichen. Sie sind in der Verpackungsindustrie besonders prominent, wo ihre Flexibilität, Haltbarkeit und Leichtigkeit sie zu einer idealen Wahl für alles von Lebensmittelverpackungen bis hin zu Getränkeflaschen machen. Im Bauwesen werden Kunststoffe wegen ihrer Wärme- und Schalldämmungseigenschaften sowie ihrer Feuchtigkeitsresistenz geschätzt. Sie werden auch in der Automobilindustrie verwendet, um Fahrzeuge leichter und energieeffizienter zu machen.
In der Medizintechnik spielen Kunststoffe aufgrund ihrer Sterilität und Anpassungsfähigkeit eine wichtige Rolle. Sie werden in einer Vielzahl medizinischer Geräte und Hilfsmittel verwendet, von Spritzen bis zu künstlichen Gelenken. In der Elektronikindustrie ermöglichen Kunststoffe die Herstellung von leichten, robusten und kostengünstigen Komponenten.
Jeder dieser Anwendungsbereiche stellt spezifische Anforderungen an die Eigenschaften der verwendeten Kunststoffe, was zu einer großen Vielfalt an Kunststofftypen und -formulierungen geführt hat.
Verhalten von Plastik in der Natur
Kunststoffe in der Natur zersetzen sich über lange Zeiträume und werden zu Mikroplastikpartikeln. Diese Partikel entstehen durch physikalische, chemische und biologische Prozesse. Physikalische Einflüsse wie UV-Strahlung und mechanische Beanspruchung führen zum Abbau der Kunststoffstruktur. Chemische Prozesse wie Oxidation tragen ebenfalls zur Zersetzung bei. Mikroorganismen können einige Kunststoffe langsam abbauen, aber dieser Prozess ist begrenzt und nicht bei allen Kunststoffarten effektiv.
Beim Zerfall von Kunststoffen werden oft Additive freigesetzt, die ökologische Risiken bergen können. Diese Additive, darunter Weichmacher, Farbstoffe und Stabilisatoren, können bei der Zersetzung in die Umwelt gelangen. Die Verbreitung von Mikroplastik in der Umwelt wird auch durch Faktoren wie Wind und Wasserströmungen beeinflusst. Beispielsweise kann Klärschlamm, der auf Felder aufgebracht wird und Mikroplastik enthält, zur Verbreitung dieser Partikel beitragen. Durch Wind und Wetter können diese dann weiter in umliegende Gebiete getragen werden.
Plastik gelangt durch verschiedene Wege in die Umwelt. Häufige Quellen sind Abfall und Abrieb, wie beispielsweise der Verschleiß von Autoreifen oder das unsachgemäße Entsorgen von Plastikprodukten, die in Flüsse und Meere gelangen. Weiterhin tragen der Gebrauch von Kunststoffen im Alltag und deren Abnutzung zur Freisetzung von Mikroplastik bei.
Folgen für Tiere
Miesmuscheln und andere Meeresbewohner nehmen häufig Mikroplastik auf, indem sie es mit ihrer Nahrung verwechseln. Auch größere Plastikteile können für Tiere gefährlich sein, wenn sie diese verschlucken oder sich darin verfangen, wie beispielsweise in Fischernetzen.
Diese Aufnahme kann dazu führen, dass sich Mikroplastik im Körper ansammelt. Dies kann wiederum Gesundheitsprobleme verursachen und die Tiere anfälliger für Raubtiere machen. Größere Tiere nehmen diese kontaminierten Beutetiere auf, wodurch Mikroplastik in die Nahrungskette gelangt. Dies kann zu Verdauungsstörungen, internen Verletzungen und der Aufnahme schädlicher Chemikalien führen.
Folgen für Pflanzen
Mikroplastik im Boden verändert dessen Zusammensetzung und beeinflusst das Pflanzenwachstum. Kleinere Plastikpartikel, insbesondere über die wurzeln aufgenommenes Nanoplastik, kann in Pflanzenzellen eindringen, sich in der gesamten Pflanze verteilen und deren physiologische Prozesse stören. Mikroplastik verändert auch die Bodenstruktur und -qualität, indem es die Porengröße und die Wasserleitfähigkeit beeinflusst. Dies führt zu veränderten Wachstumsbedingungen, die die Nährstoffaufnahme und das Pflanzenwachstum beeinträchtigen können. Plastikpartikel können die gesamte Pflanzengemeinschaft stören und damit das Gleichgewicht von Ökosystemen gefährden.
Aktuelle Praktiken des Kunststoffrecyclings
Die Entsorgung von Kunststoffen ist eine globale Herausforderung. Aufgrund ihrer Langlebigkeit und Widerstandsfähigkeit gegen Zersetzung können Kunststoffabfälle, wenn sie nicht ordnungsgemäß entsorgt werden, erhebliche Umweltprobleme verursachen. Die derzeitige Praxis des Kunststoffrecyclings ist ein komplexes Gebiet, das verschiedene Techniken und Methoden umfasst. Dazu gehören die verschiedenen Ansätze der stofflichen Verwertung, der energetischen Verwertung und des chemischen Recyclings.
Stoffliche Verwertung:
Bei der stofflichen Verwertung werden Kunststoffabfälle physikalisch und chemisch aufbereitet und zu neuen Roh- oder Werkstoffen verarbeitet. Durch die Aufbereitung mittels Sortieren, Waschen und Zerkleinern entsteht ein sogenanntes Rezyklat, das weiter verarbeitet werden kann. In chemischen Prozessen werden Kunststoffe in ihre Bestandteile zerlegt und können so als Rohstoff für neue Bedarfe, z.B. zur Herstellung von Kunststoffen, eingesetzt werden.
Energetische Verwertung:
Dabei werden Kunststoffe zur Energiegewinnung verbrannt. Zum einen wird Kunststoff in Müllverbrennungsanlagen zu Strom und Wärme umgewandelt. Zum anderen wird Kunststoff als Ersatzbrennstoff neben Kohle und Gas in der Industrie eingesetzt. Dies geschieht zum Beispiel in Zementwerken.
Die Stoffliche Verwertung von Kunststoffen ist eine bevorzugte Option, da es die Wiederverwendung von Materialien ermöglicht und die Notwendigkeit zur Herstellung von Neu-Kunststoffen verringert. Allerdings ist das Recycling aufgrund der Vielfalt der Kunststoffarten und der Notwendigkeit einer sorgfältigen Trennung und Reinigung eine komplexe Aufgabe. Dafür gibt es große Sortieranlagen, die helfen, die verschiedenen Kunststoffabfälle sortenrein zu trennen.
Die Verbrennung von Kunststoffabfällen wird zum teil als Mittel zur Energiegewinnung genutzt. Diese Methode birgt jedoch das Risiko der Freisetzung schädlicher Gase und Chemikalien in die Atmosphäre.
In Deutschland wird ein sehr geringer Anteil (weniger als 1%) des Kunststoffmülls deponiert. Dies ist jedoch keine langfristige Lösung, da Kunststoffe auf Deponien nicht abgebaut werden und potenziell schädliche Auswirkungen auf das Grundwasser und die umliegenden Ökosysteme haben können.
Beim Betrachten von Statistiken im Kunststoffrecycling ist es wichtig, die Art der erfassten Daten zu verstehen. Unterschieden wird häufig zwischen Verpackungsabfällen und allgemeinen Kunststoffabfällen, da sich die Recyclingraten und -methoden unterscheiden können. Verpackungsabfälle sind oft leichter zu recyceln und werden daher gesondert erfasst. In diesem Abschnitt werden wir sowohl allgemeine Zahlen zum Kunststoffrecycling als auch spezifische Daten zum Recycling von Verpackungsabfällen betrachten, um ein umfassendes Bild der aktuellen Praktiken und Herausforderungen zu erhalten.
Statistik Kunststoffabfälle
In der Abbildung 2 ist zu erkennen, dass die Menge der Kunststoffabfälle über die Jahre zunimmt. Das in der stofflichen Verwertung kaum Rohstoffe, sondern mehr Materialien gewonnen werden. Das die Energetische Verwertung seit 2005 mehr Mengen verarbeitet als die Stoffliche Verwertung. Ebenfalls ist zu sehen, dass die allgemein anfallenden Abfälle mittlerweile fast zu 100% verwertet werden.
Im Jahr 2021 wurden fast 35 % der verarbeiteten Kunststoffe stofflich und 64 % energetisch verwertet.
Die Menge der Verpackungsabfälle nimmt zu laut einer Studie von Conversio Market & Strategy GmbH (2022). „Der Anteil der Ein- und Zweipersonenhaushalte sowie von Senioren nimmt zu. Beides hat zur Folge, dass kleinere Füllgrößen und/oder vorportionierte Einheiten gekauft werden, was sich wiederum erhöhend auf den Verpackungsverbrauch auswirkt.“.
Das Abfallaufkommen wird in folgende Bereiche eingeteilt: Verpackungen, Elektronik, Bau, Fahrzeuge, Haushaltswaren(mit Themen: Sport, Spiel, Freizeit), Landwirtschaft und Sonstiges. Je nach Einsatzzeit und Bereich von Kunststoff, sind das Abfallaufkommen und der Kunststoffverbrauch pro Jahr im unterschiedlich hoch, siehe Abb. 2. Der größte Anteil an Abfallaufkommen sind Verpackungen mit 58,7% im Jahr 2021.
Die in Abb. 3 dargestellten Verhältnisse sind vor dem Hintergrund zu sehen, dass der Kunststoffverbrauch in der Kunststoffverarbeitung absolut 14.038 kt beträgt. Das Abfallaufkommen beträgt absolut 5.439 kt. Daher sind Kunststoffverbrauch und Abfallaufkommen in der Abbildung nur relativ zueinander vergleichbar. Beide Werte beziehen sich auf das Jahr 2021.
Dass die Verbrauchsmenge höher ist als die Abfallmenge, hat verschiedene Gründe. Zum einen haben einige Produkte, z.B. Verpackungen, nur eine sehr kurze Lebensdauer in der Anwendung, hier fallen über 99% der verbrauchten Menge auch als Abfall an. Andere Produkte, z.B. Anwendungen im Bauwesen, haben eine Lebensdauer von weit mehr als einem Jahr, so dass derzeit nur ca. 16% der im Bauwesen verbrauchten Menge als Abfall wieder anfallen. Teilweise werden Kunststoffe auch mit Produkten exportiert, was z.B. in der Automobilbranche der Fall ist. In der Automobilbranche werden ca. 30 % der Kunststoffe exportiert, die in Autos verwendet werden.
Herstellung und Einsatz Rezyklat
In der Studie:
Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2021: Zahlen und Fakten zum Lebensweg von Kunststoffen.
Von Conversio Market & Strategy GmbH aus dem Jahr 2022.
Wird erwähnt, dass bei der Kunststoffproduktion ca. 16,3% Rezyklat eingesetzt wird, die restlichen 83,7% stammen aus fossilen Rohstoffen.
Die Gewinnung von Rezyklat aus Abfallkunststoffen gelingt im Prozess nicht zu 100% und auch hier fallen Nebenprodukte an, die dann in die energetische Verwertung gehen.
In einer älteren Berechnungsmethode wird die Menge des zugeführten Kunststoffs gemessen, die im Verarbeitungsprozess zu einem Rezyklat verwendet wird, in einer neueren Methode wird die Menge des Kunststoffs gemessen, die erfolgreich zu einem Rezyklat verarbeitet wurde.
Daraus ergibt sich, dass im Jahr 2021 nach der alten Methode 54 % der Kunststoffe energetisch und 45,4 % stofflich verwertet werden. Betrachtet man nun den gleichen Sachverhalt mit der neueren Methode, so werden 66,2% energetisch und 33,2% stofflich verwertet. Die genannten Unterschiede führen zu einer absoluten Differenz in der stofflichen Verwertung von 2,47 Mio. t bei der alten Berechnung und 1,81 Mio. t bei der neuen Berechnung.
Diese Verluste im Verarbeitungsprozess von Abfallkunststoffen zu Rezyklaten treten bei der Nachsortierung und Zerkleinerung, aber auch bei der Reinigung durch Waschen auf. Eine weitere Herausforderung ist die große Vielfalt an unterschiedlichen Kunststoffen, die eine Sortierung erschwert.
Der Einsatz von Rezyklaten in der Kunststoffverarbeitung variiert je nach Bereich, da die Anforderungen an das Verhalten und Qualität des Kunststoffs bei der Verarbeitung unterschiedlich sind.
Die Qualität der Recyclate ist unterschiedlich, wobei Abfälle aus dem Konsumbereich in der Regel stärker verunreinigt sind als Abfälle aus dem industriellen Bereich.
DIY-Kultur im Kunststoffrecycling
Neben der industriellen Kunststoffverarbeitung gibt es auch alternative Bewegungen, die Kunststoffabfälle selbst zu neuen Produkten verarbeiten. Diese DIY-Bewegungen (engl. „do it yourself“ = mach es selbst) wollen lokal, aber meist global vernetzt, die anfallenden Kunststoffe, z.B. aus Halsverpackungen, selbstbestimmt vor dem herkömmlichen Abfallsystem verarbeiten.
Diese Art der Selbstverwertung findet meist in kleineren Werkstätten statt und die verarbeiteten Mengen sind geringer als in der Industrie. Der Anteil der erfolgreich verarbeiteten Kunststoffe ist jedoch sehr hoch, da mit viel Sorgfalt und Handarbeit gearbeitet wird. Auf diese Weise können Kunststoffe verwertet werden, die in der Industrie verbrannt würden, weil dort der Aufwand in der Regel nicht wirtschaftlich ist.
Beispiel Precious Plastic
Das Projekt Precious Plastic wurde 2013 von dem dänischen Industriedesigner Dave Hakkens entwickelt. Das Projekt stellt auf seiner Online-Plattform zahlreiche Informationen, Produkte, Hilfestellungen und Vernetzungsmöglichkeiten rund um das Thema Kunststoffrecycling zur Verfügung. Neben Plänen und Informationen, wie man selbst aktiv werden kann, werden auf der Website auch Maschinen, Produkte und Materialien zum Verkauf angeboten.
Weitere Social Media Kanäle bieten Bilder und Videos rund um das Thema zum Informieren und Aktiv werden, z.B. zum Bau der Maschinen. Das gesamte Projekt wird als Open Source veröffentlicht. So ist es möglich, die Pläne der Maschinen zu nutzen und sich an der Weiterentwicklung des Projekts zu beteiligen; auf einer Weltkarte kann man sehen, wo sich andere Personen im Projekt aktiv befinden.
Das Projekt ist inzwischen weltweit mit verschiedenen Akteuren in vielen Ländern aktiv.
2023 Eine Umfrage von Precious Plastic an die Community wurde durchgeführt und einige Daten konnten gesammelt werden. Das Projekt ist Open Source und daher können nur Daten gesammelt werden, die von der Community geteilt und somit gesammelt werden.
An der Umfrage nahmen Akteure aus insgesamt 107 Ländern teil.
Im Jahr 2023 sollen demnach 595.400 Tonnen Kunststoff recycelt worden sein.
Die kleinen Werkstätten hätten im Jahr 2022 insgesamt 36 Mio. US-Dollar eingenommen.
Im Jahr 2022 waren insgesamt 6.441 Personen als Angestellte in den Werkstätten involviert.
Die Zahl der ehrenamtlich in den Werkstätten Tätigen lag bei 11510 Personen.
Weitere Informationen im Bereich 2023 zeigen, dass die Community von Jahr zu Jahr wächst und immer mehr Menschen aktiv werden. Gerade in Ländern wie Südafrika, in denen es noch kein etabliertes System für Kunststoffabfälle gibt, hat das Projekt eine hohe Erfolgsquote bei der Verwertung von Kunststoffabfällen.
Beschreibung der Vorgehensweise
Meine Herangehensweise an diese Arbeit basiert vorrangig auf dem DIY-Prinzip: anfangen, experimentieren und aus den Ergebnissen lernen. Der Prozess wird regelmäßig dokumentiert, indem physikalische Experimente fotografisch festgehalten und anschließend analysiert werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht es, praktische Erfahrungen zu sammeln und gleichzeitig wissenschaftliche Erkenntnisse aus der Physik und den Materialwissenschaften zu integrieren.
Für den theoretischen Teil, in dem Fakten über Kunststoffe und deren Verarbeitung vermittelt werden, wurde eine einfache Grundlage geschaffen, um dem Leser erste Informationen und ein Verständnis für den Werkstoff zu vermitteln.
Ein weiterer Teil der DIY-Kultur ist das Teilen des Wissens, das während des Prozesses gewonnen wurde. Auch dies ist geplant und soll zumindest online in englischer Sprache erfolgen. Die Veröffentlichung ist auf verschiedenen Online-Plattformen vorgesehen.
Praktische Experimente
Die praktischen Erfahrungen basieren auf dem Prinzip der „best practice“. Zuerst wurde recherchiert, wie ähnliche Projekte umgesetzt wurden, dann wurden eigene Versuche auf der Basis des eigenen Wissens und der verfügbaren Werkzeuge gestartet. Bei Problemen erfolgte eine logische Analyse und ein Austausch mit anderen Personen.
Datenverarbeitung
Die Datenverarbeitung erfolgte durch die Gegenüberstellung und Dokumentation der Experimente anhand von Bildern. Die Auswertung basierte auf Funktionstests - funktioniert die Gebaute Maschine oder sind weitere Anpassungen notwendig. Dies führte zu einer intensiven Erprobung und Verfeinerung der Maschinen.
Werkzeuge und Materialien
Für den Bau des Extruders wurden Werkzeuge wie Winkelschleifer, Bohrmaschine und 3D-Drucker verwendet. Weitere Materialien waren Lötkolben, Inbusschlüssel, Gewindeeinsätze (für die Wärmeeinbettung), Schrauben, Rohrstücke von Wasserleitungen, Nema-Steppermotor und Ausrüstung für den 3D-Druck.
Für den Bau des Schredders wurden Schweißgerät, Motor und Schredder-Kit, Gewindeschneider, 3D-Drucker und Bohrmaschine verwendet.
Herausforderungen und Lösungen
Zu den Herausforderungen gehörten die Sicherstellung guter Lichtverhältnisse für die Fotodokumentation. Im Prozess erlagen einige Gewindeschneider und Bohrer Materialermüdungen. Des Weiteren mussten eigene Fertigkeiten im WIG-Schweißen aufgebaut und der Schreddermotor an Starkstrom angeschlossen werden. Eine weitere Herausforderung war der schwache Motor des Extruders, der durch einen stärkeren Motor ersetzt werden soll.
Die Fotodokumentation wurde mit einer selbstgebauten weißen Papierfläche und einem direkt ausgerichteten Scheinwerfer realisiert.
Für das Material Edelstahl müssen Gewindeschneider und Bohrer die richtige Qualität haben. Bei der Bedienung waren Handhabung und Toleranzen zu beachten. Der Gewindeschneider musste in Edelstahl schneiden und benötigte eine größere Vorbohrung als bei Metall oder Aluminium.Nach der Beschaffung der passenden Werkzeuge verlief die Ausführung problemlos.
Im Rahmen der Konzeption des zukünftigen iterativen Kunststoffrecyclingprozesses wurde berücksichtigt, wie Laien und Personen, die Kunststoffabfälle abgeben und zum Projekt beitragen können. Eine Möglichkeit besteht darin, dem Kunden einen Produktkatalog zur Verfügung zu stellen, in dem 3D-gedruckte Produkte angeboten werden. Diese können dann gegen die Abgabe von Kunststoffabfällen hergestellt werden.
Erfahrungen
Jeder Werkstoff hat seine Eigenheiten und Anforderungen. Durch den Bau des Shredders und dessen Modifikationen war es möglich, weitere Fertigkeiten in der Metallverarbeitung zu erlangen. Das Schneiden eines Gewindes für eine M3-Schraube in Edelstahl ist ein Beispiel für eine derartige Herausforderung, bei der neue Fähigkeiten erworben wurden. Zweimal brach der Gewindebohrer ab. Basierend auf diesen Erfahrungen wäre die Herangehensweise an die vorgenommene Modifikation zur Verschiebung der stehenden Messer anders. Es würde eine größere Schraube verwendet werden, um das Risiko eines Scheiterns beim Gewindeschneiden zu minimieren.
Das Scheitern im Prozess ist ausschlaggebend für die gewonnene Erfahrung. Es wurde nicht viel geplant, sondern der Prozess wurde zuerst begonnen und die daraus resultierenden Ergebnisse wurden beobachtet. Bei dieser Vorgehensweise sollte jedoch nicht alles ungeplant bleiben. Es ist wichtig, die eigene Gesundheit nicht zu riskieren.
Mit der Kunststoffverarbeitung anfangen
Um mit dem Kunststoffrecycling-Projekt zu beginnen, musste zunächst der Ablauf des DIY-Kunststoffrecyclingprozesses verstanden werden. Der Prozess beginnt mit der Sammlung der Kunststoffe. Dabei ist es wichtig zu wissen, dass nicht alle Kunststoffe thermoplastisch sind und somit durch Hitze verformt werden können. Die ausgewählten Kunststoffverpackungen bestehen häufig aus thermoplastischen Materialien, die sich für die Weiterverarbeitung eignen.
Es wurde beschlossen, die folgenden Arten von Kunststoffen zu sammeln: Typ 1 PET, Typ 2 HDPE, Typ 4 LDPE und Typ 5 PP. Diese Kunststoffe sind Thermoplaste und werden auch in der Precious Plastik Community häufig verwendet.
Mit dem Sammeln beginnen
Freunde und Bekannte wurden gebeten, mir saubere Verpackungen aus ihrem Alltag zur Verfügung zu stellen. Im eigenen Haushalt wurden ebenfalls Verpackungen aus dem Gemeinschaftsmüll gesammelt. Eine weitere Gelegenheit bot sich beim Berlin-Marathon, wo auf der Straße große Mengen an Kunststoffbechern verteilt lagen.
Im Laufe der Zeit hat sich eine Routine entwickelt, Kunststoffe im Alltag wahrzunehmen und zu sammeln.
Nach dem Sammeln wurden die Kunststoffe gereinigt und für das Schreddern vorbereitet. Dazu wurden sie teilweise in kleinere Stücke zerkleinert, damit sie in den Shredder passen.
Anschließend wurden die Kunststoffe zerkleinert und zu Rezyklat verarbeitet. Das Material wurde zur Befüllung eines Extruders verwendet, um neue Kunststoffprodukte zu extrudieren.
Anfertigung des Schredders
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Kunststoffe zu Recyclat zu zerkleinern. Es wurde beschlossen, einen speziellen Schredder zu bauen, der auch nach Abschluss der Arbeit weiterhin genutzt werden kann. Es wurde kein Schredder aus dem Büro- oder Küchenbedarf verwendet.
Auf dem Basar von Precious Plastics werden Bausätze für Schredder angeboten, die besonders stabil konstruiert sind und somit eine langfristige Kunststoffverarbeitung ermöglichen.
Beim Aufbau des Schredders traten Probleme auf, da einige Toleranzen nicht passten. Zur Behebung der Fehler wurde versucht, 3D-Druck zu verwenden, was jedoch nur bedingt funktionierte. Durch weitere Metallarbeiten wie Bohren und Gewindeschneiden wurde eine Modifikation am Schredder vorgenommen, um die Mängel zu beheben.
Das Problem lag bei dem Versatz und dem Abstand zwischen den stehenden und rotierenden Messern. Durch die Modifikation konnten die im eingebauten Zustand feststehenden Messer verschoben werden. Dadurch konnte der Schredder so eingestellt werden, dass alles problemlos rotierte.
Die Messer waren teilweise zu lang und haben beim Drehen an den stehenden Messern geschliffen. Dieses Problem konnte durch Abschleifen mit einem Winkelschleifer behoben werden.
Der weitere Aufbau des Schredders verlief ohne Probleme. Es wurden viele Erfahrungen im Metallbau gesammelt und eigene Fähigkeiten verbessert.
Antrieb des Schredders
Es wurde eine Antriebsmöglichkeit für den Schredder benötigt. Ursprünglich war geplant, den Antrieb mithilfe von alten Fahrrädern und einem Schwungrad zu realisieren. Auf der Website von Precious Plastik wurde eine ähnliche Möglichkeit vorgestellt, jedoch für einen anderen gebauten Shredder.
Für einen Austausch über mögliche weitere Schritte wurde Kontakt mit der deutschen Community von Precious Plastic aufgenommen.
Es wurde davon abgeraten, den Betrieb mittels Fahrrädern durchzuführen, stattdessen wurde der Einsatz eines Elektromotors empfohlen.
Ein Mitglied der Berliner Gemeinschaft bot mir an, mir einen Motor mit Getriebe zu verkaufen. Es war möglich, den Motor in Berlin abzuholen und mit der Bahn nach Dessau zu transportieren. Es war möglich, neben dem Motor, auch ein weiteres benötigtes Bauteil für den Schredder dort zu erwerben.
Herstellung Unterbau
Es wurde ein Unterbau benötigt, um den Schredder mit dem Motor zu verbinden.
Das Gestell einer Tischkreissäge wurde vom Metallschrott genommen und mit wenigen weiteren Bauelementen zu einem Unterbau umgebaut.
Herausforderung Elektronik
Der Motor des Schredders musste mit Starkstrom betrieben werden. Es fehlte das nötige Wissen, um die elektronischen Komponenten mit dieser Art von Infrastruktur zu verbinden. Durch die Mitgliedschaft im Verein VorOrt in Dessau war es möglich, Unterstützung beim Anschluss der Komponenten durch Dritte zu erhalten.
©Otto Glöckner
Anfertigen eines Trichters
Um den Schredder effektiver nutzen zu können, benötigte er einen Trichter. Bleche aus dem alten Gestell der Tischkreissäge wurden verwendet, um diesen Trichter zu schweißen.
Beim Schreddern wurde ein Teil des Plastiks aus dem Trichter in den Raum katapultiert. Als Lösung wurde vorerst ein Deckel verwendet. Dazu wurde eine gebrauchte Versandverpackung genutzt.
©Otto Glöckner
Kunstoff verarbeiten
Nach diesen gesamten Schritten war der Schredder einsatzbereit und konnte Rezyklat aus Kunststoffabfällen herstellen.
Anfertigung des Extruders
Bei der Entwicklung des Extruders wurden andere Projekte von Personen aus der Maker-Szene sowie Produkte auf dem Markt untersucht. All diese Entwicklungen basieren darauf, an einen 3D-Drucker angebaut zu werden.
Basierend auf dieser Recherche wurden für die eigene Entwicklung möglichst einfache Komponenten aus dem Baumarkt verwendet, wie beispielsweise Rohre für Wasserleitungen und ein Holzbohrer. Für Verbindungen unterhalb der Komponenten wurden speziell modellierte und 3D-gedruckte Teile verwendet.
Anpassung Heizelement
Das gekaufte Heizelement war im Durchmesser größer als der Verbinder für das ¾ Zoll Rohr. Es musste also eine Möglichkeit gefunden werden, diese Lücke zu schließen. Es wurde sich dafür entscheiden, ein Blech um das Rohr zu wickeln.
©Otto Glöckner
Entwicklung für einen 3D-Drucker
Es war geplant, die Kunststoffextrusion mit der Funktion des 3D-Druckens zu verbinden. Dazu wurde ein Adapter konstruiert, mit dem der Extruder an einen 3D-Drucker montiert werden kann. Der Extruder wird mit der 3D-Druck-Firmware Klipper betrieben. Es gab keine Probleme bei der Inbetriebnahme. Es war lediglich erforderlich, alle Komponenten mit der Hauptplatine und anderen Bauteilen zu verbinden.
Herausforderungen im Prozess
Schwierigkeiten gab es bei der Drehung des Bohrers als Förderschnecke. Diese konnte nach einiger Zeit nicht mehr durch den Motor bewegt werden, da dieser die Kraft für die Drehung nicht aufbringen konnte. Die Größe von 20 mm Durchmesser und ca. 200 mm Länge schien bei gefüllten Extrudern Probleme zu bereiten.
Bei einem Test mit einem Maulschlüssel im Handbetrieb konnte jedoch Material extrudiert werden. Die Funktionsfähigkeit konnte somit sichergestellt werden.
Mit einem stärkeren Motor und einer höheren Getriebeuntersetzung sollte es jedoch möglich sein, die Förderschnecke zu drehen. Dies wurde jedoch noch nicht getestet. In den Beispielen, die ich mir am Anfang angeschaut habe, wurden teilweise auch stärkere Motoren (Nema23) verbaut.
Die Verwendung eines schwächeren Motors (Nema17) in der eigenen Konstruktion hatte den Vorteil, dass keine neue Hardware benötigt wurde. Nema17 Motoren werden regelmäßig in 3D-Druckern verwendet und können daher gut mit der vorhandenen Elektronik betrieben werden. Ein stärkerer Motor wie z.B. ein Nema23 erfordert eine höhere Spannungsversorgung, die nicht von allen handelsüblichen Komponenten bewältigt werden kann.
Nach kurzer Recherche konnte jedoch herausgefunden werden, was nötig ist, um einen Nema23 Motor zu betreiben. Da die Motoren in einem 3D-Drucker mit Schritten arbeiten, wird eine Elektronik benötigt, die die geplanten Bewegungen in Impulse zerlegt, um den Motor die entsprechenden Schritte zu bewegen. Diese Schritttreiber und auch das entsprechende Verbindungselement, die Hauptplatine, müssen in der Lage sein, die erforderlichen Stromstärken zu liefern und auszuhalten.
Durch andere Projekte im 3D-Druckerbau war bereits eine Hauptplatine vorhanden, die für das Vorhaben, einen Nema23-Motor zu betreiben, geeignet war. Zusätzlich kaufte ich einen passenden Schritttreiber, der der höheren Spannung standhalten konnte. Mit diesem Schritttreiber sollte es möglich sein, den Nema23 Motor anzutreiben und somit die Förderschnecke im Extruder zu bewegen.
Bügeln von Folie
Parallel zur Konstruktion und Entwicklung des Extruders wurde experimentiert, Kunststofffolien mit einem Bügeleisen zu verschmelzen. Bei der Abholung des Motors in Berlin wurde die Möglichkeit erwähnt. Es wurden erste Versuche mit einem Bügeleisen, Backpapier und etwas LDPE-Folie durchgeführt. Die Verbindung funktionierte gut, jedoch traten Schwierigkeiten auf, wenn die Dicke mehr als 15 Lagen Kunststoff betrug. Es wurde sich nicht intensiv damit beschäftigt. Durch weitere Online-Quellen konnte in Erfahrung gebracht werden, dass auch andere Personen mit dieser Technik bereits Produkte hergestellt haben. In Verbindung mit einer Nähmaschine können somit Produkte wie mit Stoff hergestellt werden.
©Otto Glöckner
Reflexion
Bei der Zerkleinerung von Kunststoffabfällen entsteht eine große Menge an Mikroplastik. Es ist eine Herausforderung, dieses Mikroplastik vollständig zu sammeln und später wieder einzuschmelzen. Dies ist jedoch nur teilweise gelungen.
Der Schredderprozess ist zeitaufwendig, da der Schredder nur eine begrenzte Menge Plastik verarbeiten kann. Während des Schredderns bleibt der Motor teilweise stehen, wenn sich zu viel Plastik auf einmal im Schredder befindet. Ein stärkerer Motor könnte Abhilfe schaffen.
Die Nutzung des 3D-Drucks zur Verbesserung und Weiterentwicklung von Maschinen hat sich als äußerst nützlich erwiesen. Innerhalb weniger Stunden kann ein relativ komplexes Teil hergestellt werden. Die Toleranzen im 3D-Druck sind für dieses Aufgabenfeld mehr als präzise genug, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen
Eine Möglichkeit, Rezyklat für den 3D-Druck zu nutzen, besteht darin, den extrudierten Kunststoff zunächst zu Filament für 3D-Drucker zu verarbeiten. Die Herstellung von Filament wurde nicht weiter erforscht. Basierend auf Erfahrungen aus dem 3D-Druck lässt sich sagen, dass Filamente mit zu großen Ungenauigkeiten Probleme beim Druck verursachen.
Zusammenfassung der Ergebnisse
Rückblickend auf das Ergebnis lässt sich sagen, dass es gelungen ist, einen Schredder zu bauen, der Kunststoff zerkleinern kann.
Das Extrudieren mit dem selbstgebauten Extruder am 3D-Drucker funktionierte bisher nur im Handbetrieb. Die Abdichtung der Düsenverschraubung ist undicht, hier tritt geschmolzener Kunststoff zwischen Düse und Rohrstutzen aus.
Die Steuerung des Extruders mit dem 3D-Drucker funktioniert problemlos. Der Drucker hat einen kleineren Druckbereich aufgrund des Größenunterschieds zur vorherigen Konstruktion.
Schredder
Die Herstellung des Schredders hat einige Zeit in Anspruch genommen. Über mehrere Wochen wurde sich zunächst mit dem Schredderkit und dessen Aufbau auseinandergesetzt.
Es wurden eigens entwickelte Modifikationen vorgenommen, um Toleranzen entgegenzuwirken und den Schredder fehlerfrei rotieren zu lassen.
Durch das Aufarbeiten und Verschweißen von Bauteilen aus dem Metallschrott konnte ein Unterbau gebaut werden.
Danach erfolgte das Zusammenfügen von weiteren Bauteilen wie dem Motor und dem Unterbau.
Durch externe Hilfe war es möglich, alle elektronischen Bauteile und den Motor an den Starkstrom anzuschließen und somit eine vollständige Maschine herzustellen.
Es wurden Erfahrungen in der Verwendung des Schredders gesammelt. Je nach Größe und Anzahl der zu schreddernden Kunststoffteile traten Schwierigkeiten auf und der Schredder blieb stehen.
Der Schredder ist inzwischen funktionsfähig und es war bisher möglich, mehrere Kilo Kunststoffabfälle zu Rezyklat zu verarbeiten.
Anfertigung eines Extruders und erste Extrusion mit PET
Es konnten positive hilfreiche Erfahrungsberichte von Personen gefunden werden, die sich bereits mit dem Bau eines Pellet-Extruders beschäftigt haben. Die Anfertigung erfolgte mithilfe von handelsüblichen Baumarktkomponenten und erforderte einfache Metallarbeiten wie Schleifen, Bohren oder etwas komplexere wie Gewindeschneiden. Das Modellieren der 3D-druckbaren Teile konnte auf vorhandenem Wissen aufgebaut werden und wurde erfolgreich durchgeführt. Durch 3D-Druck konnte eine Maschine angefertigt werden, mit der weiteres 3D-Drucken möglich sein sollte. Es müssen noch finale Anpassungen am Extruder vorgenommen werden, wie beispielsweise das Abdichten der Düse oder das Anbringen eines stärkeren Motors.
Für die erste Extrusion per Handbetrieb wurden Pellets aus den PET-Bechern des Berlin Marathons mit dem Extruder verarbeitet. Das Ergebnis ist eine dunkelgraue Masse aus geschmolzenem Kunststoff. Der Kunststoff ist sehr spröde und nicht besonders flexibel.
Auswertung
Bei der Auswertung der Forschung werden die Ergebnisse mit den zu Beginn gestellten Forschungsfragen verglichen.
Zu Beginn gestellte Forschungsfrage:
Leitfrage
Wie können Kunststoffabfälle, die nach ihrem primären Gebrauch anfallen, durch den Einsatz von DIY-Methoden und Eigeninitiative effektiv in neue Produkte umgewandelt werden?
Unterstützende Fragen
Welche Prozesse und Werkzeuge sind notwendig, um Kunststoffabfälle zu sammeln, vorzubereiten und für die Wiederverwendung zu verarbeiten?
Wie beeinflussen verschiedene Parameter des 3D-Druckverfahrens die Qualität und Eigenschaften der aus recyceltem Kunststoff hergestellten Produkte?
Wie unterscheiden sich die verschiedenen Arten von Kunststoffen in ihrer Verarbeitung und Wiederverwendung, wenn sie separat und nicht gemischt verwendet werden?
Wie kann der Prozess des Kunststoffrecyclings gestaltet werden, um die aktive Teilnahme verschiedener Personengruppen zu ermöglichen?
Durch die online verfügbaren Informationen und Konstruktionszeichnungen ist es möglich, sich zu informieren und mit der Herstellung von Maschinen oder bereits hergestellten Maschinen zu beginnen.
Es besteht auch die Möglichkeit, Fragen an die Community zu stellen und Hilfe zu erhalten. Dieser Austausch ermöglichte es, den Schredder mit einem geeigneten Motor aus dem Umfeld zu betreiben.
Es wurde Plastikmüll aus der Umgebung gesammelt. Der Schredder wurde fertiggestellt, mit dem Kunststoffabfälle zu Recyclat verarbeitet werden können. Bei einem ersten Versuch konnten Resultate bei der Verarbeitung des Recyclats erzielt werden.
Wie lassen sich Kunststoffabfälle eigenständig verarbeiten?
Durch Online-Quellen erlangte Informationen über die Eigenschaften und das Vorkommen von Kunststoffen.
Mit Hilfestellungen zur Konstruktion und Anwendung von Maschinen für die Kunststoffverarbeitung.
Als Werkzeuge werden zum einen die gebauten Maschinen benötigt, zum anderen aber auch die Werkzeuge für den Bau der Maschinen selbst.
Die Parameter im 3D-Druck wurden bisher weniger untersucht. Bei der Extrusion von PET wurde eine Temperatur von 260°C eingestellt. Polymere verändern ihre Beschaffenheit bei hohen Temperaturen. Es ist davon auszugehen, dass die Ausgangstemperatur dafür verantwortlich ist, dass das extrudierte PET sehr spröde ist.
Da ich bisher nur ein Kunststoff extrudiert wurde, kann keine Aussagen über das Verhalten verschiedener Kunststofftypen gemacht werden.
Vergleich mit Theorie
Durch die ersten Erfahrungen in der Praxis der Kunststoffverarbeitung konnten die Daten aus den Statistiken besser nachvollzogen werden.
Es ist schwer, die kleine Ein-Person-Kunststoffverarbeitung mit einer industriellen zu vergleichen. Es treten dennoch Probleme auf, die auch in Erwähnungen über die große Industrie der Kunststoffverarbeitung genannt werden.
Das Sortieren kann mühsam sein und ist nicht immer einfach. Außerdem ist nicht alles verarbeitbar. Teilweise benötigt es sogar einige Minuten, um Etiketten von Verpackungen zu entfernen. Viele saubere, jedoch unmarkierte Kunststoffverpackungen konnten nicht verarbeitet werden. Der Prozess der selbständigen Verarbeitung nimmt viel Zeit in Anspruch. Je nach Produkt entsteht somit ein hoher Stundensatz an Personalarbeitszeit pro Produkt, was den potentiellen Preis bestimmt.
Downcycling ist weniger anspruchsvoll und kann auch Teil der wiederverwerteten Kunststoffabfälle sein.
In der NDR-Dokumentation von 2022 „Plastik - Die Recycling-Lüge“ wird von sehr geringen Werten beim eigentlichen Recycling gesprochen. Es gibt ein Beispiel, das Downcycling zeigt, bei dem doppelt bezahlt wird - sowohl bei der Rücknahme als auch beim Verkauf - und das trotzdem nicht wirtschaftlich produziert werden kann. Für die Umsetzung sind weitere Fördermittel notwendig.
Beobachtungen
Während der Arbeit am selbstbestimmten Kunststoffverarbeiten war es möglich, von der Aktiven Gemeinschaft zu profitieren. Zum Beispiel bei der Beschaffung der Teile für den Schredder oder beim Kauf des Motors in Berlin.
Es war möglich, als Nicht-Experte in die Kunststoffverarbeitung einzusteigen.
Durch den Austausch konnte den Herausforderungen begegnet und neues Wissen gewonnen werden.
Zeit und Erfahrung sind für die erfolgreiche Aufbereitung von Kunststoffen unerlässlich, wobei materialwissenschaftliche Kenntnisse bei der Interpretation der Ergebnisse hilfreich sind.
Teilweise erweckt der Ansatz von Precious Plastic den Eindruck, dass einfach Plastik verarbeitet wird, aber nicht wirklich an einem Systemwechsel gearbeitet wird. Die Produkte, die hergestellt werden, sind teilweise sehr dekorativ oder in ihrem Bedarf und Nutzen reduziert.
Diese Herangehensweise kann als symptomatischer Ansatz beschrieben werden. Es wird lediglich versucht, den vorhandenen Plastikmüll zu verwerten, ohne jedoch Systeme, die zur Entstehung von Plastikmüll beitragen, zu revolutionieren.
Vorschläge für weitere Forschung
Der DIY-Gedanke erfordert oft viel Vorwissen, um überhaupt mit dem vorgestellten Thema beginnen zu können. Für Personen, die nicht so versiert sind, wäre der Prozess sehr wahrscheinlich anders verlaufen und es hätte mehr Hilfe gebraucht.
Als weitere Forschungsmöglichkeit könnte man den DIY-Gedanken so ausgestalten, dass keine Fragen oder Unklarheiten mehr auftreten. DIY sollte einfach zugänglich sein und Freude an der Interaktion vermitteln, ohne Frustration, wenn etwas nicht verstanden wird oder nicht weitergeht.
Eine Anleitung, die mit einer allgemeinen Wissensdatenbank verbunden ist, die Antworten auf alle Fragen enthält, die von einer weltweiten Gemeinschaft erstellt wurde, mit der Möglichkeit, Fragen zu stellen? Dann könnten alle, die der Sprache mächtig sind, in der das Tutorial und die Wissensdatenbank aufgebaut sind, damit beginnen.
Es ist interessant, weitere Forschung im Bereich der lokalen Interaktion durchzuführen. Insbesondere stellt sich die Frage, wie es gelingen kann, Menschen dazu zu motivieren, Kunststoff zu sammeln und für das lokale alternative Recycling bereitzustellen. Idealerweise sollten die Verursacher von Kunststoffabfällen aus intrinsischer Motivation handeln. Es ist wichtig, Informationen über die Möglichkeiten und Probleme von Kunststoffen zu kommunizieren. Aktionen, die eine emotionale Bindung zur Aktivität herstellen können, können diese unterstützen.
Diskussion von Herausforderungen
Bei der Verarbeitung durch den Schredder ergaben sich neue Erkenntnisse und Herausforderungen. Bei Kunststoffstärken ab 1 mm musste der Motor vor und zurück gefahren werden, um alles zu zerkleinern.
Die Anordnung der rotierenden Messer war nicht ideal, da viele Kunststoffteile, die nicht direkt durch das Sieb fielen, zur Seite geschoben und erst dann zerkleinert wurden. Dies führte zu einer ungleichmäßigen Auslastung und verursachte auch ein regelmäßiges Abschalten des Motors, so dass die Lösung darin bestand, den Motor regelmäßig rückwärts laufen zu lassen, um die große Ansammlung von Plastik an einer Stelle zu beseitigen.
Das Problem der falschen Messeranordnung wird in Zukunft behoben werden, da keine Zeit bestand, sich nur um den Shredder zu kümmern. Trotz der aufgetretenen Mängel konnten bisher einige Kilogramm Plastik zerkleinert werden.
Es muss noch ein stärkerer Motor für den Extruder eingebaut werden, um zu sehen, wie sich die Extruderkonstruktion im Langzeittest verhält.
Es bleibt auch zu beobachten, wie das konzipierte Bewegungssystem des 3D-Druckers auf das deutlich höhere Gewicht des neu konzipierten Extruders reagiert. Es ist davon auszugehen, dass es einem deutlich schnelleren Verschleiß unterliegt.
Eine Herausforderung ist das Ablösen von Etiketten oder das Trennen von Produkten, die aus unterschiedlichen Kunststoffen bestehen. Hier wird sich im Laufe der Zeit eine Routine entwickeln, wie dies am besten zu bewerkstelligen ist.
Es ist wichtig zu untersuchen, welche Prozesse symptomatisch sind und welche Prozesse die Verwendung von Kunststoffen verändern werden. Nur die anfallenden Kunststoffe zu recyceln ist symptomatisch und bringt keine Veränderung. Um Kunststoffe wirklich in einem Kreislauf nutzen zu können, bedarf es radikaler Veränderungen in der Verwendung von Kunststoffen in den verschiedensten Bereichen.
Allein die Herstellung von Produkten mit einer interessanten, marmorähnlichen Oberflächenstruktur wird nicht zu einer signifikanten Änderung der Kunststoffverwendung beitragen.
Es fehlt das notwendige industrielle Wissen, um eine umfassende Lösung vorzuschlagen. Wenn Interesse an einer Systemänderung besteht, sollten Produkte aus Produktionsstätten wie der von Precious Plastics eine Alternative zu den derzeit vorherrschenden und verbreiteten Produkten bieten.
Letztlich betrifft das Problem des Kunststoff-Recyclings alle Personen. Einfache Lösungen wie die Verwendung von Mehrweg- statt Einwegprodukten sind gut, aber nicht immer umsetzbar. Für viele Menschen ist es keine wirtschaftliche Option, plastikfrei einzukaufen, also ohne Verpackung.
Die Idee?
Es wird hier eine weitere Idee vorgestellt, um die Menschen in Dessau dazu zu motivieren, Kunststoffe bei alternativen Recyclingstellen abzugeben.
Personen können aus einem Sortiment an Waren wählen. Abhängig von der Menge und Art der abgegebenen Kunststoffe erhalten sie einen Rabatt auf den Kauf dieser Produkte.
Die Produktpalette kann auch durch den Austausch mit der Bevölkerung von Dessau-Roßlau erweitert werden. Ziel ist es, Produkte zu finden, die vor Ort wirklich gebraucht werden. Produkte, die den Menschen im Alltag helfen können. Im Idealfall haben die Menschen also bereits ein Produkt vor Augen, für das sie Kunststoffe sammeln und damit erhalten wollen.
©Otto Glöckner
Resilienz
In den letzten Wochen dieser Arbeit wurden Teile des Buches „Design for Resilience - Making the Future We Leave Behind“ von Stuart Walker aus dem Jahr 2023 gelesen.
In diesem Buch beschreibt der Autor ausführlich die verschiedenen Facetten der Resilienz und was sie für das Handeln und die Gestaltung von Designpraktiken bedeutet. Es werden auch Praktiken beschrieben, die auf Produkte angewendet werden können.
Eine Passage am Ende des Buches lässt sich auf Kunststoffe beziehen. Der Abschnitt über die Prinzipien des resilienten Designs lautet: „And it means taking seriously the real costs of materials and processes that are in fundamental conflict with nature and the health of all of us. Greater humility and circumspection would not go amiss—we would do well to acknowledge that, first, we never have the whole picture and second, we do not know what the long-term effects might be.“.
Sinnbildlich auf Deutsch:
„Und es bedeutet, die realen Kosten von Materialien und Verfahren ernst zu nehmen, die in einem fundamentalen Konflikt mit der Natur und der Gesundheit von uns allen stehen. Mehr Bescheidenheit und Vorsicht wären nicht verkehrt - wir täten gut daran, uns einzugestehen, dass wir erstens nie das ganze Bild kennen und zweitens nicht wissen, was die langfristigen Auswirkungen sein könnten.“
Stuart Walker beschreibt zehn Prinzipien welche die Tätigkeit als Designer für Resilienz definieren:
Design für Resilienz ist:
1. Schön: Verkörperung einer Ästhetik der Güte, Integrität und Fürsorge für Menschen und den Planeten
2. Dauerhaft: funktionell, physisch, ästhetisch und psychologisch
3. Zurückhaltend: Ausdruck von Selbstbeherrschung, Mäßigung und Verantwortung
4. Gleichberechtigt: informiert, sozial gerecht und ethisch
5. Situiert: in den Besonderheiten des Ortes verankert
6. Ermöglichung: Förderung der Entscheidungsfindung und Entwicklung auf lokaler Ebene
7. Vertrauenswürdig: Gewissenhaft und zuverlässig; Kreativität durchdrungen von moralischem Engagement
8. Vorausschauend: umsichtig und vorausschauend handeln, um weitere Schäden an der Natur zu vermeiden Schäden an der Natur zu vermeiden
9. Ganzheitlich: Nützlichkeit, Ästhetik, Kontext und Werte zusammenbringen
10. Transformativ: grundlegend
Der Plan, Produkte aus Kunststoff in der dafür eingerichteten Werkstatt herzustellen, besteht weiterhin. Die genannten Punkte und Aussagen können dabei hilfreich sein. Es existiert eine Orientierungshilfe für die Gestaltung, anhand derer man hinterfragen kann, ob ein bestimmtes Produkt wirklich notwendig ist. Es wird auch positiv gezeigt, wie Produkte an Wert gewinnen können und für Menschen relevant und wichtig werden. Es gibt einen Anreiz für Menschen, lokale Orte der selbstbestimmten Kunststoffverarbeitung zu unterstützen.
Diese Prinzipien zeigen erneut, welche neuen und wichtigen Kriterien für gutes Design relevant sein können. Es geht nicht darum, Produkte quantitativ auf den Markt zu bringen. Es geht darum, vor Ort Bedürfnisse und Identitäten zu erkennen und verantwortungsvoll mit der Natur umzugehen.
IIn Bezug auf das Zitat lässt sich widersprechen, da die heutige Wissenschaft sehr wohl vor bestimmten Klimafolgen warnt. Die Gesellschaft wird darauf hingewiesen, dass eine Anpassung des eigenen Konsumverhaltens notwendig ist, um schwerwiegende klimatische Folgen zu vermeiden. Es ist jedoch schwierig, die vielfältigen Auswirkungen gesellschaftlichen Handelns vorherzusehen.
Die Entwicklung von Kunststoffprodukten in der Praxis wird sich noch herausbilden müssen. Es handelt sich um einen Prozess, der erfordert, sich mit den Bedürfnissen vor Ort auseinanderzusetzen und mit den Menschen in Kontakt zu treten. In dieser Arbeit wurde bewusst darauf verzichtet, dieses Thema zu behandeln. Dies ist ein eigenständiges Thema.
Überblick
In einem Zeitraum von 18 Wochen wurde versucht, Kunststoffabfälle eigenständig zu verarbeiten.
Es wurde recherchiert, woher Kunststoffe stammen und wie sie sich auf die Umwelt auswirken. Wie man sie nach Gebrauch recycelt. Es gibt jedoch große Herausforderungen beim Recycling, weshalb zwei Drittel der Kunststoffe zu Brennstoff verarbeitet werden.
Es wurde getestet, den Recyclingprozess selbstständig durchzuführen. Dazu wurde ein Schredder gebaut und ein Extruder für einen 3D-Drucker entwickelt. Obwohl der Schredder und der Extruder noch verbessert werden können, funktionieren sie bereits.
Es wurde noch kein Produkt hergestellt, außer der Verbindung von LDPE-Folien mit einem Bügeleisen. Es gibt bereits erste Ansätze, um andere Dessau-Roßlauer dazu zu bringen, ihre Kunststoffabfälle aus dem Haushalt in die Recyclingwerkstatt zu bringen.
Erfahrungen wurden gesammelt, indem man Teil der Precious Plastic Community war und Hilfe von freundlichen und hilfsbereiten Menschen erhielt, die man sonst wahrscheinlich nie getroffen hätte.
Ausblick
Diese Arbeit ist Teil des Aufbaus einer Werkstatt zum Thema Kunststoffrecycling. Sie ist Teil meiner nachhaltigen Aktivitäten in Dessau.
Das Projekt wird fortgesetzt. Die Werkstatt wird durch Renovierungen erweitert, Fördermittel werden beantragt und Maschinen werden gebaut. Möglicherweise wird das Team erweitert. Es wird sich zeigen, inwieweit damit Geld verdient werden kann.
Es ist wichtig, sowohl symptomatische Prozesse als auch Prozesse, die darauf abzielen, das System, in dem sie entstanden sind, zu verändern, zu beachten. Eine reine Verwertung der anfallenden Kunststoffe ist lediglich symptomatisch und nicht zielführend.
Die Entwicklung von bedarfsgerechten Produkten ist ein wichtiges Thema, das in Zukunft angegangen wird. Es bleibt abzuwarten, welche Erkenntnisse gewonnen werden und wie sich das Ganze im Laufe der Zeit entwickeln wird.
Danksagung
Ich möchte Danke sagen.
Danke an alle, die mich in dieser Zeit unterstützt haben.
Danke an meine Beiden Prüfenden:
Danke an Herr Prof. Dr. Manuel Kretzer von der Materiability Research Group von der Hochschule Anhalt im Fachbereich Design in Dessau-Roßlau und
Danke an Frau Dr. Ines Oehme, Leiterin des Fachgebiets III 1.6 Kunststoffe und Verpackungen im Umweltbundesamt
Danke an Duygu, Leo und Tabea, die mir Plastik für meine Masterthesis gespendet haben. Wobei es zwei Leos waren ;)
Danke an Sebastian aus Berlin für den Verkauf des Motors für den Schredder und weitere Tipps zum Thema.
Danke an Sven für den Anschluss des Motors und der Komponenten an den Starkstrom.
©Otto Glöckner
Ein Projekt von
Otto Glöckner
Fachgruppe
Intermediales DesignArt des Projekts
Masterarbeit
Betreuung
Frau Dr. Ines Oehme
Prof. Dr. Manuel Kretzer
Entstehungszeitraum
Wintersemester 2023 / 2024