KlimaTeens - Experimente zum Thema Kunststoff und Klimaschutz

Experimente zum Thema Kunststoff und Klimaschutz Arbeitsheft für Schüler:innen

Inhalt

1

Kunststoffe und Klimaschutz Kunststoffe sind überall Wir leben im Kunststoffzeitalter

2

Kunststoff ist nicht gleich Kunststoff Herstellung von Kunststoff: Schritt für Schritt

3

Kunststoffe werden Fleecestoff Was machen wir mit dem Kunststoffmüll

4

Kunststoffe in der Kleidung Was passiert im Meer?

Das ist deine Idee!

Kunststoff und Energie

1

Kunststoffe und Klimaschutz Kunststoffe werden überwiegend aus Erdöl hergestellt. Erdöl ist ein wichtiger und sehr begehrter Rohstoff. Er gehört zu den fossilen Rohstoffen. Das heißt, dass Erdöl vor vielen Millionen Jahren entstanden ist. Dabei wurde viel Kohlenstoffdioxid (CO2) aus der damaligen Zeit im Erdöl gebunden.

CO2 ist ein sogenanntes Klimagas. Es ist mit dafür verantwortlich, dass unsere Atmosphäre sich erwärmt. Je mehr zusätzliches CO2 in unsere Atmosphäre gelangt, desto stärker erwärmt sie sich. Die übermäßige Erwärmung der Atmosphäre verursacht den Klimawandel mit gravierenden Folgen für uns und die Erde.

Jedes Kunststoffprodukt, dass wir weniger herstellen oder kaufen ist ein Beitrag zum Klimaschutz.

Kunststoffe werden umgangssprachlich „Plastik“ genannt.

Polyethylen ist eine sehr häufige Plastikart, die zum Beispiel für Verpackungen oder Plastiktüten verwendet wird.

Los geht´s

Für die Herstellung von 1kg Polyethylen werden ca. 2kg Erdöl benötigt.

3 – Kunststoffe und Klimaschutz

Wird Erdöl in unserer heutigen Zeit verbrannt, entweicht das CO2. Zum Beispiel wenn Plastikmüll verbrannt wird. Das bedeutet, dass unsere Atmosphäre mit zusätzlichem CO2 angereichert wird.

Kunststoffe sind überall DU BRAUCHST SO GEHT‘S

Dein Mäppchen

Finde in deinem Mäppchen Gegenstände, die keinen Kunststoff enthalten.

Ich habe nichts gefunden

4 – Kunststoffe sind überall

Folgendes habe ich gefunden:

Vor ca. 100 Jahren kam der erste vollsynthetische (vollständig chemisch hergestellte) Kunststoff auf den Markt. Seitdem wurden unzählige, moderne Kunststoffe entwickelt. Kunststoff ist zu einem der wichtigsten Werkstoffe unserer Zeit geworden.

Es gibt kaum einen Bereich, in dem wir ohne Kunststoff auskommen: Das Duschgel oder die Zahnpasta sind häufig in Kunststoff eingepackt. Der Kühlschrank ist voll von Lebensmitteln, die in Kunststoff verpackt sind. Ohne Kunststoffe gäbe es kein Handy, keine Spielkonsolen, keine Computer. Viele T-Shirts und andere Bekleidung enthalten oft Kunststofffasern. Aber auch Möbel, das Dämmmaterial der Wohnungen, Rucksäcke und Schulranzen, Fahrradhelme, Longboards und vieles mehr enthalten Kunststoffe.

Wir leben im Kunststoffzeitalter Anteil relevanter Branchen an der Verarbeitungsmenge Kunststoffe 2019 14,8% Sonstiges

1,9 % Medizin

30,7% Verpackung

5 – Wir leben im Kunststoffzeitalter

4,1% Landwirtschaft

3,2 % Möbel 3,3 % Haushaltswaren, Sport /Spiel /Freizeit

Gesamt: 14,2 Mio. Tonnen

6,2 % Elektro/Elektronik

10,6 % Fahrzeuge 25,2% Bau

Schau dir die Grafik an und fülle die Lücken aus: Etwa ein Drittel des in Deutschland verarbeiteten Kunststoffs wird für verwendet.

Etwa ein Viertel des Kunststoffs wird beim

verarbeitet.

Welche Bereiche betreffen dich?

Nenne drei Bereiche, die du durch dein Kaufverhalten beeinflussen könntest:

Umweltbundesamt 2020, eigene Zusammenstellung mit Daten der CONVERSIO Market & Strategy GmbH – Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2019 (Stand 08/2020)

Kunststoffabfälle in Deutschland 2019 0,9 Mio. Tonnen industrielle Abfälle

Pro Kopf

6 – Wir leben im Kunststoffzeitalter

Gesamt 6,3 Mio. Tonnen

76kg

davon 38kg Verpackungen

5,4 Mio. Tonnen private und gewerbliche Endverbraucher* *Anteile: rund 60% private und 40% gewerbliche Endverbraucher.

Der Kunststoffmüll durch Verpackungen hat sich in den letzten 20 Jahren mehr als verdoppelt.

Hast du eine Idee, was die Ursachen dafür sein könnten?

Im Jahr 2019 verursachten wir in Deutschland 6,3 Millionen Tonnen Kunststoffmüll. Das waren im Durchschnitt 76 kg pro Person. Davon war die Hälfte Verpackungen.

Quelle: nabu.de/umwelt-und-ressourcen/abfall-und-recycling

NABU; Quellen: Conversio (2020), GVM (2020)

DU BRAUCHST

SO GEHT‘S

Recyclingnummer

sauberen Plastikmüll evtl. eine Lupe

Untersuche den Verpackungsmüll und suche nach einem Recyclingsymbol oder einer Recyclingnummer. Die Symbole und Nummern findest du unten in der Tabelle. Trage in die Tabelle ein, was in welchem Kunststoff eingepackt war.

chemischer Name

häufig verwendet für ...

Polyethylenterephthalat (PET)

Verpackungen von Lebensmitteln, Kosmetika, medizinische Produkte, Polyesterfasern, ...

Polyethylen (PE) hoher Dichte

Eimer, Rohre, Flaschen, Getränkekisten, …

Polyvinylchlorid (PVC)

Abflussrohre und Fensterrahmen (Hart-PVC), Bodenbeläge, Schläuche, Kunstleder (Weich-PVC), ...

Polyethylen (PE) niedriger Dichte

Plastiktaschen, Tuben, Seifenspenderflaschen, ...

Polypropylen (PP)

sehr harte und belastbare Artikel, z. B. Klodeckel, Materialien in der Autoausstattung, ...

Polystyrol (PS)

Other (O)

Lebensmittelverpackungen, Styropor (aufgeschäumt), Dämmmaterial, ...

andere Kunststoffe wie Polyamide (PLA), Polycarbonate (PC), Polyactidsäure (PLA), ...

Wofür wurde diese Verpackung vielleicht verwendet?

7 – Kunststoff ist nicht gleich Kunststoff

2

Kunststoff ist nicht gleich Kunststoff

Herstellung von Kunststoff: Schritt für Schritt

8 – Herstellung von Kunststoff: Schritt für Schritt

Viele Alltagsprodukte bestehen heute aus Plastik. Es ist bisher das einzige Material, das leicht, bruchfest, elastisch, temperaturbeständig und vor allem in unterschiedlichen Härtegraden herstellbar ist. Doch wie wird der Kunststoff überhaupt hergestellt?

In der Regel wird für die Herstellung von Kunststoffen Erdöl benutzt. Um Erdöl ans Tageslicht zu bringen, muss mit hohem Energieaufwand tief in die Erde gebohrt werden. Auch im Meer gibt es Bohrinseln, die Erdöl fördern.

Plastiktüten werden derzeit aus Rohöl hergestellt. Die Produktion und der Transport kosten Energie und verursachen CO2. Auf der ganzen Welt sind Plastiktüten jährlich für ca. 31 Millionen Tonnen CO2 verantwortlich.

Das Rohöl wird zunächst in einer Raffinerie destilliert. Dadurch entstehen Rohbenzin (Naphtha) und viele weitere Produkte, wie zum Beispiel Gas, Diesel und Heizöl.

Das Rohbenzin besteht aus langkettigen Kohlenwasserstoffen. Durch chemische Verfahren (Cracken) wird das Rohbenzin in Monomere (kurzkettige Kohlenwasserstoff-Verbindungen) gespalten.

Diese Monomere werden durch Syntheseverfahren (Polymerisation, Polykondensation oder Polyaddition) zu netz- und kettenförmigen Formen (Polymeren) zusammengesetzt. So entstehen Kunststoffe.

Quelle: Deutsche Umwelthilfe e. V.: Ressourcen & Recycling. Problem Plastiktüte

Der Kunststoff liegt nach der Synthese meist als Granulat, Pulver, Folien oder Platten vor. Die weitere Kunststoffverarbeitung entscheidet darüber, welches Produkt schließlich entsteht.

In welchen Schritten wird das Erdöl zu Kunststoff verarbeitet?

Bringe die im Text farbig markierten Begriffe in die richtige Reihenfolge!

VORGANG 1 2 3 4 5

ERGEBNIS

Dieses Experiment führt ihr zu zweit durch

DU BRAUCHST

1 Schutzbrille 1 leere Aluminiumhülle von einem Teelicht 1 Schere 1 Stück von einer PET-Flasche 1 feuerfeste Unterlage 1 Teelicht 1 Tiegelzange 1 Feuerzeug 1 Holzspieß

SO GEHT‘S › Schneidet von dem PET sehr kleine Schnipsel ab (ca. 5 x 5 mm).

› Legt die Schnipsel in die Aluminiumhülle (der Boden sollte leicht bedeckt sein).

› Stellt das Teelicht auf die feuerfeste Unterlage und zündet es an. › Haltet die Aluminiumhülle mit der Tiegelzange über das Teelicht. › Wenn das PET weich wird, haltet den Holzspieß hinein und zieht damit etwas Material heraus. So entstehen lange Fäden.

ACHTUNG

Nicht die Teelichthülle und den heißen Kunststoff mit den Fingern berühren!

Schutzbrille tragen und Feuerregeln beachten! (Haare zusammenbinden, feuerfeste Unterlage)

Wie lang ist dein Faden? ca.

cm

16 PET Flaschen = 1 Fleecepullover Aus PET-Flaschen werden häufig Fleecestoffe produziert. Um einen Fleecepullover herzustellen, braucht man ca. 16 PET- Ein Liter-Flaschen.

Quelle: www.dw.de

Idee und Konzept: Abenteuer Lernen e.V. (2013): Mini-Experimentierkurs-Kunststoff, Bonn.

9 – Kunststoffe werden Fleece Stoff

3

Kunststoffe werden Fleecestoff

Was machen wir mit dem Kunststoffmüll?

10 – Was machen wir mit dem Kunststoffmüll?

Im Kunststoffmüll steckt viel Energie.

Doch wie wird die Energie am besten genutzt?

Wiederverwendung

Das Produkt (z. B. eine PET-Mehrwegflasche) wird genau zum gleichen Zweck wiederbenutzt, in diesem Fall einfach wieder befüllt.

Wiederverwertung (Recycling)

Das Produkt (z. B. eine PET-Einwegflasche) wird zum gleichen Zweck genutzt, dazu wird sie zerkleinert und wieder zu einer neuen PET-Flasche hergestellt.

Weiterverwertung (Recycling)

Das Produkt wird als Rohstoff für andere Produkte genutzt, z. B. wird eine PET-Flasche zu Textilfasern oder Dämmmaterial.

Energetische Verwertung

Das Produkt wird zur Wärme- oder Stromerzeugung verbrannt.

Beseitigung

Das Produkt landet z. B. auf einer Deponie.

In Deutschland wird der Großteil (52,8 %) der Kunststoffabfälle „energetisch verwertet“, also verbrannt. Ein Teil wird recycelt (46,6 %) und nur sehr geringe Mengen (0,6 %) werden deponiert.

Weltweit sieht das leider etwas anders aus: 12 % wird verbrannt, 9 % recycelt und 79 % auf Müllhalden deponiert oder in der Umwelt „entsorgt“.2 Wenn aus einer PET-Flasche ein Fleecestoff hergestellt wird, nennt man das .

Was würdest du aus Kunststoffmüll machen? Hast du eine Idee?

2

Quelle: Umweltbundesamt 2020, eigene Zusammenstellung mit Daten der CONVERSIO Market & Strategy GmbH - Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2019 (Stand 08/2020) und www.careelite.de/plastik-muell-fakten/#produktion-statistik

Kunststoffe in der Kleidung DU BRAUCHST

1 Becherglas 1 Rührlöffel 2-3 kleine Stücke Fleecestoff 1 Messbecher mit etwas Wasser 1 Teefiltertüte 1 Auffangbecher 1 Schere etwas Wasch- oder Spülmittel laminiertes Millimeterpapier

Fleece-Kleidungsstücke bestehen häufig aus den Kunststoffen Polyester oder Polyacryl.

SO GEHT‘S › Lege die Fleecestoffstücke in das Becherglas.

› Gieße ca. 50 ml Wasser dazu. › Gebe einen Tropfen Wasch- oder Spülmittel dazu. › Rühre mit dem Löffel gründlich im Becherglas. › Stelle den Teefilter in den Auffangbecher. › Gieße das Waschwasser durch den Teefilter.

Die Fleecestücke sollten möglichst im Becherglas bleiben. › Schneide vorsichtig den unteren Teil des Filters mit der Schere ab und lege es auf den Tisch. › Falte den Filter auseinander. › Lege den ausgebreiteten Filter auf das Millimeterpapier.

Wie viele Fasern kannst du im Filter erkennen, zeichne ein:

5 cm

Als Mikroplastik werden Plastikstücke bezeichnet, die kleiner als 5 mm sind. Sie sind also teilweise mit dem bloßen Auge schwer zu erkennen.

5 cm Bei einem Waschgang lösen sich bis zu 2.000 Kunstfasern aus Fleecekleidungsstücken. Diese gelangen über Fließgewässer in die Meeresumwelt, da sie von den Klärwerken nicht zurückgehalten werden können.

Quelle: www.umweltbundesamt.de/service/uba-fragen/was-ist-mikroplastik

11 – Kunststoffe in der Kleidung

4

Was passiert im Meer?

12 – Was passiert im Meer?

Nahrungsketten im Meer beschreiben, welche Meereslebewesen die Nahrungsgrundlage der anderen bilden.

Also kurz gesagt: Wer frisst wen? Verbinde die Bilder mit Pfeilen.

Das Umweltbundesamt geht davon aus, dass weltweit pro Jahr 30 Millionen Tonnen Plastik im Meer landen. Das ist zum einen Mikroplastik (aus Kleidung, Reifenabrieb von Autos, Kosmetika, etc.) zum anderen großer Plastikmüll, der durch Wind, Wetter und Gezeiten in immer kleinere Plastikteile zerbricht und zermahlen wird. Dies nennt man sekundäres Mikroplastik.

Plastik ist eine Gefahr für die Tiere im Meer. Hast du eine Idee wieso?

Auch im Körper von uns Menschen kann man Mikroplastik nachweisen. Hast du eine Idee wie Mikroplastik in unseren Körper gelangen kann?

Foto Wasserflöhe: Rosser 1954, creativecommons.org via Wikimedia Commons

Das ist deine Idee!

13 – Das ist deine Idee!

Was kannst du machen? Was sind deine Vorschläge?

Suche dir einen Bereich aus und überlege, wie du deinen Kunststoffverbrauch verringern könntest.

MEIN BEREICH

14 – Das ist deine Idee!

DAS KÖNNTE ICH TUN

Auf Schülerklimagipfeln können Jugendliche sich mit Expert:innen und Wissenschaftler:innen zu den Themen Klimawandel und Energiewende austauschen. Das Format bietet vielseitige spannende Informationsangebot.

Weltweit treffen die Länder auf Klimaschutzkonferenzen Vereinbarungen: Klimagase (z. B. CO2) sollen reduziert werden, damit die Welt sich bis zum Jahr 2100 nicht um mehr als 2°C erwärmt. Auch Deutschland hat die Vereinbarungen der Vereinten Nationen unterschrieben.

Kunststoff und Energie › Kunststoffe werden zu Formteilen, Fasern oder Folien weiterverarbeitet. Sie dienen als Verpackungsmaterialien, Textilfasern, Wärmedämmung, Rohre, Bodenbeläge. Sie sind Bestandteile von Lacken, Klebstoffen, Kosmetika und werden in der Elektrotechnik als Material für Isolierungen und Leiterplatten sowie Gehäuse verbaut. Sie finden sich in vielen Gegenständen wieder, wie etwa in Smartphones, Longboards oder sonstigen Spiel- und Sportartikeln. Im Fahrzeugbau dienen sie als Material für Reifen, Polsterungen, Armaturenbretter, Benzintanks und vieles mehr.

› Kunststoffe werden durch chemische Prozesse aus Erdöl (begrenzter, fossiler

› Erdöl ist über viele Millionen Jahre aus Umwandlungsprozessen organischer Stoffe entstanden und in der oberen Erdkruste gespeichert. Es wird nach Umwandlung für die Erzeugung von Elektrizität und Wärme, sowie die Herstellung von Kraftstoffen genutzt. Insbesondere die chemische Industrie nutzt Erdöl, um daraus Kunststoffe zu produzieren. Erdöl wird auch als fossiler Energieträger bezeichnet, da die Ressourcen begrenzt sind und nicht unendlich zur Verfügung stehen.

› Erneuerbare Energien bieten eine klimafreundliche Alternative zu fossilen Energiequellen. Wenn wir Erneuerbare Energien nutzen wollen, dann müssen wir uns vom Erdöl und anderen fossilen Rohstoffen verabschieden und auch auf Kunststoffprodukte verzichten.

› Der Großteil des Kunststoffmülls sind Verpackungen, die kurz nach dem Kauf weggeworfen werden. Eine Plastiktüte beispielsweise wird im Durchschnitt 25 Minuten benutzt und landet danach direkt im Müll.

› Außerdem verschmutzt Kunststoff in Form von Mikroplastik die Umwelt. Mikroplastik ist der Sammelbegriff für Plastikteilchen, die kleiner sind als fünf Millimeter im Durchmesser. Wissenschaftler haben Mikroplastik bereits im menschlichen Blut und aktuell auch im menschlichen Stuhl nachgewiesen. Das zeigt, dass wir Mikroplastik über die Nahrung aufnehmen. Es wird nun weiter erforscht, was das mit unserer Gesundheit macht.

› Wenn Verpackungen achtlos in die Umwelt geworfen werden, sind sie eine große Gefahr für Umwelt und Gesundheit. Besonders in den Meeren sammelt sich der Kunststoffmüll an und stellt eine Gefahr für die Tier- und Pflanzenwelt und letztendlich auch für uns Menschen dar: Drei Viertel des Mülls im Meer sind Kunststoffe, die Jahrhunderte brauchen, um sich zu zersetzen. Mehr als eine Million Seevögel und weitere 100.000 Meereslebewesen sterben jährlich durch den Kunststoffmüll.

15 – Kunststoff und Energie

Rohstoff) hergestellt. Bei der Verbrennung von fossilen Brennstoffen, wie z. B. Erdöl, entstehen große Mengen CO2. Zu viel CO2 in der Erdatmosphäre treibt den Klimawandel, vor allem die Erderwärmung, voran.

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Bildnachweise © pixabay: Hamsterfreund, Titel / Mabel Amber, S. 8 / joakant, Noutch, S. 12 / hhach, S. 15 / Filmbetrachter, S. 16 © unsplash: bluewater sweden, S. 3 / Armando Valenzuela, S. 4 / Albany Colley S. 6 / Jonathan Chng, S. 9 / Mike Doherty, S. 12 / Jason Leung, Hilthart Pedersen, Markus Spiske, Raphael Lovaski, Wolfram Bolte, Tim Gouw, Josh Olalde, Tara Clark, S. 13 / sincerely media, S. 14 / Gian Cescon, Cristian Palmer, S. 15