Kunststoffe: Europa ist Vorreiter in der Abfallwirtschaft

Die Innovation bei der Rückgewinnung und dem Recycling von Kunststoffabfällen nimmt rasant zu, wobei Europa eine Vorreiterrolle einnimmt. Das Europäische Patentamt (EPA) berichtet, dass zwischen 1975 und 2023 12.924 Erfindungen angemeldet wurden, wobei im letzten Jahrzehnt ein deutlicher Anstieg zu verzeichnen war. Während das Recycling bisher vorwiegend mechanisch erfolgte, gewinnen heute fortschrittliche Methoden wie Pyrolyse und Chemolyse zunehmend an Bedeutung.

Der allgegenwärtige Plastikverbrauch im letzten halben Jahrhundert hat einen echten Umweltnotstand ausgelöst. Im Jahr 2024 überstieg die weltweite Plastikproduktion 413 Millionen Tonnen, wovon der überwiegende Teil immer noch aus fossilen Brennstoffen stammt. Nur 36,5 Millionen Tonnen stammen aus recycelten Materialien und lediglich 0,3 Millionen Tonnen aus biobasierten Quellen.

Trotz der oft irreführenden Darstellung der Verwendung von recyceltem Kunststoff durch viele Marken werden in Wirklichkeit weniger als 8 % des Kunststoffs recycelt : Der Rest landet verbrannt, vergraben oder in der Umwelt, mit Auswirkungen auf Meere, Böden, Nahrungsketten und die menschliche Gesundheit.

Die Rückgewinnung und Wiedereinführung von Kunststoffabfällen in den Produktionskreislauf hat heute höchste Priorität , nicht nur um Umweltkatastrophen zu vermeiden, sondern auch um die menschliche Gesundheit zu schützen. Mikrofragmente von Kunststoff wurden im menschlichen Blut und in verschiedenen Lebewesen gefunden – ein Zeichen für eine weitverbreitete und allgegenwärtige Kontamination. Genau aus diesem Grund sind Rückgewinnung und Recycling Bereiche, in denen Innovationen etwas bewirken können . Es ist daher kein Zufall, dass den Daten des Europäischen Patentamts (EPA) zufolge zwischen 1975 und 2023 12.924 Erfindungen bzw. internationale Patentfamilien (IPF) im Zusammenhang mit der Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen angemeldet wurden. 32 % davon betrafen die Rückgewinnung und 68 % das Recycling. Während Letzteres bisher vorwiegend mechanischer Natur war, stoßen heute fortschrittliche Methoden wie Pyrolyse und Chemolyse auf großes Interesse.

Das internationale Patentwachstum im Bereich Abfallwirtschaftstechnologien reicht bis in die 1990er Jahre zurück, die größte Dynamik setzte jedoch in den 2000er Jahren ein. Zwischen 2010 und 2014 stieg die Zahl der Patentanmeldungen stetig an, von 226 im Jahr 2000 auf 395 im Jahr 2014. Der Zeitraum 2015–2023 zeigt eine deutliche Beschleunigung mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 14 % von 2015 bis 2019 und satten 22 % von 2020 bis 2023, verglichen mit 6 % im Zeitraum 2010–2014. Im Bereich der Kunststoffabfallwirtschaft hat sich die Patentaktivität von 1990 bis 2023 verachtzehnfacht, viermal schneller als die IPFs aller Technologiesektoren zusammen.

Die beiden analysierten technologischen Makrobereiche – Rückgewinnung und Recycling von Kunststoffabfällen – funktionieren parallel, jedoch mit unterschiedlicher Logik. Bei der Rückgewinnung geht es um das Sammeln, Trennen und Reinigen von verstreuten Kunststoffen, während beim Recycling die chemische oder mechanische Umwandlung gesammelter Materialien zur Herstellung neuer Produkte oder Sekundärrohstoffe im Vordergrund steht.

Die technologische Landschaft hat im letzten Jahrzehnt einen tiefgreifenden Wandel durchlaufen . Historisch dominierte der Sektor das mechanische Recycling, doch derzeit durchläuft er eine Phase der Diversifizierung und technologischen Substitution.

Zu den bedeutendsten Innovationen zählt die starke Entwicklung von Pyrolyse- und Chemolyseverfahren , mit denen Kunststoffpolymere in ihre Grundmonomere zerlegt werden können. Diese Verfahren ermöglichen die Produktion wiederverwendbarer Rohstoffe in der Chemie- und Raffinerieindustrie und verringern so die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen.

Insbesondere die Pyrolyse entwickelte sich im Zeitraum 2020–2023 zur am häufigsten patentierten Technologie und überholte das mechanische Recycling.

Gleichzeitig entwickeln sich biologische und enzymatische Ansätze , wie beispielsweise die enzymatische Depolymerisation, die komplexe Polymere bei niedrigen Temperaturen und geringerem Energieverbrauch abbauen können. Obwohl diese Methoden derzeit noch wenig patentiert sind, bergen sie in den kommenden Jahren Wachstumspotenzial, insbesondere bei der Behandlung von PET und Biokunststoffen.

Im Bereich der Rückgewinnung gewinnen optische Erkennungs- und selektive Auflösungstechniken an Bedeutung, die für die Verbesserung der Reinheit von Stoffströmen von entscheidender Bedeutung sind.

Die Anwendung von KI im Kunststoffabfallmanagement gibt es bereits seit den 1990er Jahren, auch wenn der Boom der künstlichen Intelligenz erst Jahre später begann. KI wird insbesondere bei der Sortierung und optischen Trennung von Abfällen eingesetzt, gefolgt von der Abfallsammlung und der mechanischen Verarbeitung von recyceltem Kunststoff. Die EU hat sie auch bei der Entfernung von Kunststoff aus Gewässern eingesetzt.

Trotz Asiens Vormarsch bleibt Europa weltweit führend bei Innovationen im Bereich der Kunststoffabfallbewirtschaftung. Zwischen 1990 und 2023 generierte der Kontinent 44 % aller Patente in diesem Sektor und behauptete damit seine führende Rolle in Forschung und Entwicklung. Zu den weiteren EU-Ländern mit der höchsten Patentaktivität zählen Deutschland, Frankreich, das Vereinigte Königreich, Österreich, die Niederlande und Spanien.

Ein dichtes Netzwerk europäischer Start-ups und Universitäten treibt Innovationen voran . Zwischen 2010 und 2023 meldeten rund 82 Start-ups und 63 Universitäten Patente im Bereich Kunststoffmanagement an. Über 80 % dieser Erfindungen betreffen chemische und thermische Recyclingprozesse wie Chemolyse, Pyrolyse oder enzymatische Depolymerisation. Die tatsächliche Rückgewinnung macht aufgrund ihrer höheren Komplexität und der damit verbundenen Kosten einen geringeren Anteil aus.

In den Küstenregionen, insbesondere in Frankreich, Spanien und Portugal, liegt der Schwerpunkt auf Innovationen zur Entfernung von Mikroplastik und zur Behandlung von verunreinigtem Wasser.

Innovationen sind jedoch nicht auf Start-ups beschränkt; auch große Chemie-, Energie- und Fertigungskonzerne investieren massiv in die Erforschung zirkulärer Prozesse. Zu den zwanzig größten Patentanmeldern zählen Giganten wie BASF, Michelin, Bridgestone, Eastman, Borealis und Arkema, aber auch reine Recyclingspezialisten wie Erema (Österreich), Carbios (Frankreich) und Tomra (Norwegen).

Die Vielfalt der beteiligten Akteure – von der chemischen Industrie bis hin zu multinationalen Konsumgüterkonzernen – zeigt, dass Kunststoff nicht mehr als branchenspezifisches Problem, sondern als übergreifender Ansatz für industrielle Innovationen betrachtet wird. Recycling wird so nicht nur zur Förderung der Umweltverträglichkeit, sondern auch zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit.

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