Advanced materials promise technical solutions to support sustainable transformation. They play an important role for a variety of environmental topics worked on at UBA, such as energy transition, circular economy and chemical safety. Various sectors can benefit from the use of advanced materials, but they can also face challenges. The UBA position paper describes the area of tension between the promising use and possible challenges for environmental and health protection and other sustainability dimensions, illustrates this with various examples and derives corner stones for a safe and sustainable life cycle of advanced materials.
Neuartige Materialen versprechen technische Lösungen zur Unterstützung der nachhaltigen Transformation. Sie spielen eine wichtige Rolle für eine Vielzahl der am UBA bearbeiteten Umweltthemen wie beispielsweise die Energiewende, Kreislaufwirtschaft und Chemikaliensicherheit. Dabei können die verschiedenen Bereiche durch den Einsatz neuartiger Materialien profitieren, aber auch vor Herausforderungen gestellt werden. Das UBA-Positionspapier beschreibt das Spannungsfeld zwischen dem vielversprechenden Einsatz und möglichen Herausforderungen für den Umwelt- und Gesundheitsschutz und anderen Nachhaltigkeitsdimensionen, verdeutlicht dies an verschiedenen Beispielen und leitet Eckpunkte für ein sicheren und nachhaltigen Lebenszyklus von neuartigen Materialien ab.
Kunststoffe sind vielseitig einsetzbar und erleichtern uns das Leben in vielen Bereichen. Zum Problem können Kunststoffe werden, wenn sie in die Umwelt gelangen und dort von Organismen aufgenommen und in die Ökosysteme eingetragen werden. Folgen der Verunreinigungen mit großen Kunststoffteilen wie Plastiktüten sind offensichtlich, doch auch das kaum sichtbare Mikroplastik birgt Risiken für die Umwelt und die menschliche Gesundheit. Denn einmal in die Umwelt eingetragen, kann Mikroplastik kaum zurückgeholt werden. Der vorliegende Bericht zeigt den Sachstand zum Vorkommen von Kunststoffen in Böden, erläutert die Folgen für die Böden, angrenzenden Medien, Pflanzen und Menschen. Er benennt bereits laufende Maßnahmen, um Kunststoffeinträge in die Böden wirksam zu reduzieren. Darüber hinaus adressiert er, neben dem Forschungsbedarf, den notwendigen weiteren Handlungsbedarf.
Dieser Bericht beleuchtet die Kreislaufführung von Kunststoffen in ihrem zweitgrößten Anwendungsbereich, den Bauprodukten. Er untersucht Produktion, Rücknahme und Recycling von Bauprodukten aus Kunststoff, sowie den Einsatz von Kunststoffrezyklaten in Bauprodukten. Zusätzlich werden Kunststoffverpackungen von Bauprodukten behandelt. Die aktuelle Produktion von Baukunststoffen wird nach Mengen, Sorten und Produkten differenziert dargestellt, ebenso wie das sich entwickelnde anthropogene Kunststofflager. Die mengenmäßig relevanten Kunststoffsorten sind Polyvinylchlroid (PVC), Polyethylen (PE), expandiertes Polystyrol (EPS) und Polyurethan (PUR). Sie sind vor allem in Rohren, Profilen und Dämmungen verbaut. Die verschiedenen Rücknahmesysteme für Baukunststoffe werden vergleichend dargestellt und ihr Beitrag zum Recycling bewertet. Einzelne dieser Rücknahmesysteme ermöglichen ein hochwertiges Recycling. Die Recyclingtechnologien für Bauprodukte werden vorgestellt und die Thematik von Additiven als Hürden für ein hochwertiges Recycling behandelt. Die Chancen und Hindernisse des Rezyklateinsatzes in Bauprodukten werden aus der Schnittmenge der verfügbaren Technologien, des Rezyklatangebotes und der Anforderungen an Bauprodukte aus Kunststoff abgeleitet. In Abhängigkeit einiger Faktoren, wie z. B. Rezyklatquellen, Degradation oder Produktanforderungen, muss im Einzelfall abgewogen werden, ob bzw. wie viel Recyclingmaterial eingesetzt werden kann. Grundsätzlich besteht aber Potenzial für die Steigerung des Rezyklateinsatzes. Der Einsatz von Kunststoffen als Verpackungsmaterial für Bauprodukte wird dargestellt und die Möglichkeit des Rezyklateinsatzes in diesen Verpackungen beleuchtet. Der Bericht schließt mit Empfehlungen an unterschiedliche Akteure, wie der Rezyklateinsatz in Bauprodukten und deren Verpackungengefördert werden kann. Wichtige Punkte sind hierbei die Einführung einer Rezyklatquote für Folien als Bauproduktverpackungen und die Beschreibung von Recyclingmöglichkeiten und Rezyklatgehalt in der technischen Dokumentation von Bauprodukten.
This report highlights the key aspects of a circular economy for plastics in the context of their second largest application, namely construction products. It covers the production, take-back and recycling of construction products made of plastics, as well as the use of plastic recyclates therein. In addition, the plastic packaging of construction products is addressed. The current production of construction plastics is presented and delineated by quantities, grades and products, as well as the resulting contributions to the anthropogenic plastic stockpile. The plastic types relevant in terms of quantity are polyvinyl chloride (PVC), polyethylene (PE), expanded polystyrene (EPS), and polyurethane (PUR). These are primarily used in pipes, profiles and insulation products. The various take-back systems in place for construction plastics are also compared and their contribution to recycling evaluated; some of these take-back schemes enable high-quality recycling. Recycling technologies for construction products are presented and the issue of additives as barriers to high-quality recycling is analyzed. Opportunities and barriers to the use of recycled plastics in construction products are derived from the intersection of available technologies, recyclate supply, and technical requirements for construction products. Depending on some factors, such as recycled material sources, degradation or product requirements, it is necessary to weigh up each individual case with respect to whether, or how much, recycled material can be used. In principle, however, the potential exists for expanding the use of recyclates. Furthermore, the use of plastics as packaging material for construction products is presented and the possibility of using recycled plastics in this packaging highlighted. The report concludes with recommendations to various stakeholders on how to promote the use of recyclates in construction products and their packaging. Important considerations here include the introduction of a recyclate quota for films as construction product packaging and a description of recycling potential and recyclate content in the technical documentation for construction products.
Durch die breite politische Befürwortung der Energiewende und des stetig wachsenden Bestands an Windenergieanlagen (WEA) in Deutschland und Europa gewinnen auch Fragen des Anlagenrückbaus und Recyclings an Bedeutung. Hierbei bestehen auch jenseits des vielbeachteten Rotorblattrecyclings mit ihren glasfaserverstärkten (GFK) und carbonfaserverstärkten (CFK) Anlagenteilen – welche in der vorliegenden Untersuchung ausgeklammert sind – weitere Herausforderungen, die in diesem Vorhaben betrachtet werden. Zentraler Forschungsgegenstand war dabei die Überprüfung und Bewertung bestehender Ansätze zur Berechnung der Rückstellungsleistungen (§ 35 BauGB) und die Entwicklung von Maßnahmen zur gesicherten Übermittlung von rückbaurelevanten Herstellerinformationen. Grundlage für diese Untersuchungen war dabei die Erfassung der bestehenden gesetzlichen und untergesetzlichen Regelungen sowie Daten, die im Rahmen einer Behörden- und einer Branchenbefragung erhoben wurden. Basierend auf den Untersuchungen werden Empfehlungen ausgesprochen, die einem effizienten behördlichen Vollzug und einer Etablierung einer guten Rückbaupraxis dienen sollen. Ebenfalls wurde untersucht und bewertet, ob sich Elemente der abfallwirtschaftlichen Produktverantwortung auf Rückbau und Recycling von WEA übertragen lassen.
Das Recycling von Faserverbundkunststoffen (FVK) ist technisch anspruchsvoll und bedingt die getrennte Erfassung sowie eine aufwendige Demontage. Es findet aktuell in Deutschland kaum statt. Hinzu kommt, dass die derzeitigen Abfallmengen an carbon- und glasfaserverstärkten Kunststoffabfällen (CFK und GFK-Abfälle) gering sind. Das Recycling der ressourceneffizienten Leichtbauwerkstoffe gilt als unwirtschaftlich.Die durchgeführte Marktstudie für Sportboote und Leichtflugzeuge sowie Bedarfsgegenständen aus CFK legt den Verbleib der entsprechenden Altprodukte dar und zeigt, dass die FVK-haltigen Abfälle dieser Produktgruppen sowie teilweise auch die vollständigen Produkte der hochwertigen Verwertung verloren gehen. Das ist von erheblichem ökologischem Nachteil. Eine Bündelung und ein gemeinsames Recycling dieser drei Produktgruppen mit anderen FVK-haltigen Abfällen (z.B. Rotorblätter von Windenergieanlagen und bestimmte Bauprodukten) erscheint ökologisch sinnvoll und praktikabel im Sinne einer hochwertigen, schadlosen und wirtschaftlich zumutbaren Abfallverwertung. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel dieses Vorhabens, ein Kreislaufkonzept für Sportboote und Leichtflugzeuge sowie Bedarfsgegenständen aus CFK zu entwickeln. Um ein hochwertiges Recycling zu ermöglichen, müssen Bauteile aus FVK separat erfasst werden. Hierzu wurden detaillierte Handlungsanweisungen für die Trockenlegung, Demontage und Zerkleinerung von Sportbooten und Leichtflugzeugen sowie Möglichkeiten zur Sammlung und Rücknahme von CFK-haltigen Bedarfsgegenständen erarbeitet. Das Konzept schließt die systematische Wiederverwendung und Vorbereitung zur Wiederverwendung ein. Aus Sicht des Umweltschutzes kritische Punkte der Abfallverwertung wurden erkannt, beschrieben und Vorschläge für den sicheren Umgang mit Abfällen erarbeitet. Diese umfassen neben grundlegend wichtigen Empfehlungen zur Verwertung und der Nutzung digitaler Konzepte auch die Berücksichtigung politischer und organisatorischer Instrumente. Die Instrumente umfassen die Einführung von technischen Standards basierend auf den im Rahmen der Studie entwickelten Handlungsanweisungen, die Fortentwicklung bestehender Recyclingverfahren, den digitalen Produktpasses für Sportboote und freiwillige Rücknahmesysteme für CFK-haltige Bedarfsgegenstände. Eine wichtige formale Voraussetzung für die spezialisierte Verwertung ist die Einführung entsprechender Abfallschlüssel, was eine Änderung des Europäischen Abfallverzeichnisses erfordert.
Als Ergebnis der breiten politischen Befürwortung für die Energiewende und des stetig wachsenden Bestands an Windenergieanlagen (WEA) in Deutschland und Europa gewinnen Fragen der Wartung, Laufzeitverlängerung sowie des Anlagenrückbaus und Recyclings an Bedeutung. Eine besondere Herausforderung stellt dabei das Rotorblattrecycling mit ihren glasfaserverstärkten (GFK) und carbonfaserverstärkten (CFK) Anlagenteilen dar. Die für diese Materialien existierenden Recyclingprozesse haben sich noch nicht durchgesetzt und der Wiedereinsatz der recyclierten Materialien ist in der Breite nicht etabliert. Weiterhin mangelt es an Standards für die Demontage und werkstoffliche Aufbereitung dieser Materialien. Zentraler Forschungsgegenstand war die Entwicklung von Standards für eine möglichst hochwertige und gleichzeitig wirtschaftlich zumutbare Aufbereitungs- und Behandlungsstrategie für Rotorblätter. Ausgehend von den zu erwartenden Abfallmengen und -arten und des speziellen Aufbaus und der Zusammensetzung der verschiedenen Rotorblätter wurde ein vollständiges und schlüssiges Konzept für deren Wartungen, Reparatur, Demontage, Vorzerkleinerung und Aufbereitung erarbeitet. Darauf basierend wurde die Organisationsverantwortung aus rechtlicher Sicht geprüft und mögliche erforderlicher, ergänzender materiell-rechtlicher Vorgaben vorgeschlagen. Auch Elemente der abfallwirtschaftlichen Produktverantwortung wurden auf Zweckmäßigkeit geprüft und bewertet. Die Studie beschreibt damit ein erstes umfassendes technisches, rechtliches und organisatorisches Recyclingkonzept für Rotorblätter.
