Aufgaben: Kunststoffe

Erkläre mit eigenen Worten, was ein Kunststoff ist, woher der Rohstoff der meisten Kunststoffe stammt (Erdöl) und was Polymere sind: lange Ketten aus sich wiederholenden Molekülen, die dem Werkstoff sein Verhalten verleihen.

Die Abbildung ordnet die Kunststoffe nach ihrem Verhalten bei Wärme in drei Familien ein, aber eine davon hat keinen Namen.

Betrachte das Verhalten und die Beispiele der verdeckten Familie: Benenne sie, erkläre, was sie von den beiden anderen unterscheidet, und nenne zwei Alltagsgegenstände, die dazu gehören.

Definiere jede Kunststoffart – Thermoplast, Duroplast und Elastomer – in einem Satz, nenne für jede einen Beispielgegenstand und erkläre, welche der drei sich erneut schmelzen und formen ließe.

Herausforderung des Themas. Ordne die Kunststoffe nach ihrem Verhalten bei Wärme und ihrer Elastizität ein: Thermoplast (wird bei Wärme weich und lässt sich erneut formen), Duroplast (wird beim Erwärmen nicht weich, nach dem Formen bleibt er starr) und Elastomer (sehr elastisch, nimmt nach dem Dehnen seine Form wieder an).

Ordne jedem Gegenstand die Kunststoffart zu, die am besten passt:

1. a) Wasserflasche.

1. b) Griff einer Pfanne, der nicht weich wird, wenn er dem Feuer nahe kommt.

1. c) Gummiband.

1. d) Flexible Isolierung, die ein Elektrokabel umhüllt.

Begründe anschließend eine deiner Entscheidungen und beantworte: Was würde passieren, wenn der Pfannengriff aus einem Thermoplast wäre?

Bewertet wird: dass du jedem Gegenstand die richtige Kunststoffart zuordnest, dass du eine Entscheidung mit den Eigenschaften des Werkstoffs begründest und dass du gut erklärst, was mit dem Thermoplast-Griff geschehen würde.

Die Abbildung zeigt mehrere Kennzeichnungssymbole für Kunststoffe mit Nummer, Kürzel und üblichen Verwendungen, aber eines ist unvollständig: Nummer und Kürzel fehlen.

Das verdeckte Symbol gehört zu dem Kunststoff für Rohre und Fensterprofile, einem starren, witterungsbeständigen Werkstoff, der Chlor enthält. Gib seine Nummer und sein Kürzel an und erkläre, wozu dieser Kennzeichnungscode beim Recycling dient.

Das Dreieck mit einer Zahl, das auf vielen Verpackungen steht, bedeutet nicht „dieser Gegenstand wird recycelt“, sondern „aus diesem Werkstoff besteht er“. Erkläre den Unterschied zwischen beiden Aussagen und warum die Verwechslung dazu führt, dass Abfall falsch entsorgt wird.

Sage, ob diese Aussagen wahr oder falsch sind, und begründe jede Antwort: (a) Alle Kunststoffe lassen sich schmelzen und neu formen; (b) Kunststoff ist ein Werkstoff natürlichen Ursprungs; (c) Elastomere nehmen nach dem Dehnen ihre Form wieder an; (d) die Zahl im Recyclingdreieck reicht von 1 bis 7.

Nenne drei gemeinsame Eigenschaften von Kunststoffen, die ihren enormen Erfolg erklären (leicht, isolierend, günstig, rosten nicht, leicht formbar), und nenne zu jeder der drei gewählten Eigenschaften einen Alltagsgegenstand, der sie nutzt.

Wähle für jede Anwendung den passenden Kunststoff und begründe die Wahl mit einer Eigenschaft: (a) ein Fenster, das Glas nachahmt; (b) der Griff eines Kochtopfs; (c) ein flexibler Gartenschlauch; (d) eine durchsichtige Frischhaltefolie zum Einwickeln von Essen.

Der Griff einer Pfanne besteht aus Bakelit, einem Duroplast. Begründe, warum diese Stelle nicht von einem Thermoplast eingenommen werden kann, was mit Polyethylen in der Nähe von Feuer geschähe und welches andere Teil in der Küche deiner Meinung nach aus demselben Grund denselben Werkstoff verwendet.

Bringe den Weg vom Erdöl bis zur Flasche in die richtige Reihenfolge und erkläre, was in jeder Etappe geschieht: Fabrik, die das Granulat zu Verpackungen verarbeitet, Förderung des Erdöls, Raffinerie, die die chemischen Rohstoffe gewinnt, Herstellung des Polymers in Form von Granulat, Geschäft.

Die Abbildung zeigt den Weg einer Flasche vom Rohstoff bis zum Abfall mit drei möglichen Endzielen, von denen eines verdeckt ist.

Von den drei möglichen Zielen der gebrauchten Flasche ist das verdeckte das einzige, das den Abfall wieder in Rohstoff verwandelt. Benenne es, erkläre, in welcher Tonne dieser Weg in Deutschland beginnt, und erläutere, worin sich dieses Ziel von den beiden anderen unterscheidet.

Erkläre, was Mikroplastik ist, nenne zwei alltägliche Quellen, die es erzeugen (Kleidung aus Kunstfasern in der Waschmaschine, Reifenabrieb oder Kosmetik mit Partikeln), und begründe, wie es in die Nahrungskette gelangen kann.

Erkläre, was ein Biokunststoff ist (Kunststoff aus Pflanzen wie Mais oder Kartoffeln), welchen Unterschied es zwischen „pflanzlichen Ursprungs“ und „biologisch abbaubar“ gibt und warum ein Biokunststoff nicht immer in die Biotonne geworfen werden darf.

Für das Schulfest am Ende des Schuljahres stehen zwei Becheroptionen zur Wahl: Einweg-PET oder stabile Mehrwegbecher. Analysiere Kosten pro Nutzung, Sicherheit (Bruch), anfallenden Abfall bei fünfzig Festen und Reinigungsaufwand und empfiehl mit Argumenten eine Option.

Suche zu Hause drei Kunststoffverpackungen mit dem Dreieckssymbol und notiere ihre Nummer. Recherchiere, welchen Werkstoff jede Nummer angibt, und ordne die drei von leicht bis schwer recycelbar in der Gelben Tonne und begründe die Reihenfolge.

Analysiere das Paradox des Kunststoffs: Ein Werkstoff, der Hunderte von Jahren hält, wird vor allem für Dinge verwendet, die nur Minuten genutzt werden (Strohhalme, Tüten, Verpackungen). Erkläre, wie es dazu kam, und schlage drei Änderungen vor – bei Design, Gewohnheit und Vorschriften –, die das korrigieren.

Entwirf das Recyclingsystem für ein Schulfest: Welche Behälter würdest du aufstellen, welche Kunststoffarten erwartest du je nach Angebot, welches Problem verursachen „kompostierbare“ Becher, wenn sie in der Gelben Tonne landen, und wie würdest du es auf einem Plakat erklären?

Beim Recycling von Kunststoff verliert der Werkstoff in jedem Zyklus an Qualität und landet in schlechteren Produkten, während Glas oder Aluminium nahezu unendlich oft recycelt werden. Erkläre, was dieser Unterschied für die Kreislaufwirtschaft bedeutet und welche praktische Folge er bei der Wahl einer Verpackung hat.

Eine Verpackung wird als „grün“ beworben, weil sie biologisch abbaubar ist, aber im Kleingedruckten steht, dass sie sich nur in industriellen Kompostieranlagen zersetzt. Formuliere drei Fragen, die du dir stellen solltest, bevor du dem Etikett glaubst, und erkläre an diesem Beispiel, was Greenwashing ist.

Eine Familie verbraucht pro Woche $12\ \text{L}$ Wasser in PET-Flaschen zu $1,5\ \text{L}$ (jede leere Flasche wiegt $30\ \text{g}$) und $6\ \text{L}$ Milch in PE-HD-Flaschen zu $1\ \text{L}$ ($28\ \text{g}$ pro Flasche). Um ihre Umweltbelastung zu verringern, überlegt sie, die Wasserflaschen durch PET-Kanister zu $6\ \text{L}$ ($95\ \text{g}$ pro Stück) und die Milch durch Getränkekartons zu $1\ \text{L}$ zu ersetzen (jeder Karton enthält $11\ \text{g}$ Polyethylen, $15\ \text{g}$ Karton und $2\ \text{g}$ Aluminium).

1. a) Berechne die gesamte Kunststoffmasse (in $\text{kg}$), die die Familie bei ursprünglichem Verbrauch pro Jahr ($52\ \text{Wochen}$) entsorgt.
2. b) Berechne, wie viele Kilogramm Kunststoffabfall sie pro Jahr sparen würden, wenn sie die vorgeschlagene Umstellung vornehmen.
3. c) Auch wenn der Getränkekarton weniger Kunststoff verwendet als die PE-HD-Flasche, begründe, warum er aus Sicht des mechanischen Recyclings und der Kreislaufwirtschaft eine deutlich größere technische Herausforderung darstellt als eine Verpackung aus einem einzigen Werkstoff.

Eine Stofftasche muss oft benutzt werden, um auszugleichen, was ihre Herstellung im Vergleich zu einer Plastiktüte gekostet hat. Begründe, welche Faktoren diesen „Break-even-Punkt“ bestimmen (Werkstoff, Waschgänge, Entfernung der Herstellung) und welche Gewohnheit wichtiger ist als die gewählte Tasche.

Du sollst den Werkstoff für das Gehäuse eines Spielzeugs für draußen auswählen: Vergleiche einen starren Thermoplast wie ABS, flexibles Polypropylen und behandeltes Holz und bewerte Beständigkeit gegen Sonne und Wasser, Sicherheit bei Stößen, Kosten und Verbleib am Ende der Nutzung. Entscheide dich und verteidige deine Wahl.

Formuliere vier Regeln für den „verantwortungsvollen Umgang mit Kunststoff“ für die Technikwerkstatt deiner Schule (Einkauf, Verwertung von Verschnitt, Recycling nach Art und Alternativen) und begründe jede mit dem Problem, das sie vermeidet.