Müllproblem Coffee-to-go: Warum lassen sich Einweg-Kaffeebecher nicht recyceln?

Auch wenn sie zum größten Teil aus Pappe bestehen, sind Kaffeebecher Plastikmüll. Sie sind ein Problem für die Recycling-Anlagen. Was ist am Wegwerf-Kaffeebecher so problematisch und welche umweltfreundlichen Alternativen gibt es? An vielen S-Bahnstationen lassen sie die Mülleimer überquellen. Massen von Pappbechern für den Kaffeedurst für unterwegs. Doch was nach einem Haufen nachwachsender Rohstoffe aussieht, ist ein handfestes Recycling-Problem.

Plastikmüll: Coffee-to-go Becher – außen Pappe, innen Kunststoff

Damit der Kaffeebecher seine Form behält, ist er an der Innenseite mit einer Kunststoff-Beschichtung geschützt. Als Kunststoff kommt häufig Polyethylen (PE) zum Einsatz. Die Beschichtung verhindert, dass sich die Pappe mit dem Kaffee voll saugt und aufweicht. Der Deckel besteht meist aus dem Kunststoff Polystyrol (PS). Dieser Kunststoff kommt auch bei den braunen Einwegbechern aus Kaffeeautomaten oder aufgeschäumt, als weißer Einweg-Thermobecher zum Einsatz.

Kunststoffe im Coffee-to-go Becher

Anteile von diversen Kunststoffe im Coffee-to-go Becher nach Gewicht (Daten: DUH)

Recycling von Coffee-to-go Bechern

Bestehen die Kaffeebecher aus einem Verbundwerkstoff, müssen die Materialien erst getrennt werden. Erst dann können sie für eine Wiederverwendung vorbereitet werden. Kaffeebecher, die nur aus Kunststoff bestehen, können recycelt werden. Bei den Papp-Bechern sieht dies anders aus. Wie bei Tetra-Packs auch, sind hier Papier und Kunststoff fest zusammengefügt. Beim Recycling von Papier werden die Papierfasern in Wasser aufgeweicht und anschließend von Fremdstoffen abgetrennt. Die Papierfasern von Kaffeebechern lassen sich aber nicht von der Kunststoffbeschichtung ablösen. Deswegen werden sie als Störstoffe abgefiltert und in einer Müllverbrennungsanlage verbrannt.

Nur mit Biokunststoff sind Kaffeebecher biologisch abbaubar

Einige Bäckereien und Coffee-Shops bieten mittlerweile auch Becher aus Biokunststoff an. Diese Becher können kompostiert werden – verrotten also unter optimalen Bedingungen. Statt Erdöl, werden dafür jedoch extra Nutzpflanzen angebaut, um daraus den Biokunststoff herzustellen. Häufig wird hier PLA (Polylactide) genutzt. Dieser wird aus Zucker oder Stärke hergestellt, der aus Zuckerrüben, Zuckerrohr bzw. Mais gewonnen wird. Der Verwendung von Papp-Bechern mit einer Beschichtung aus Biokunststoff löst zwar die Recycling-Probleme, ist aber ähnlich energieintensiv in der Herstellung, wie die konventionellen Coffee-to-go Becher.

Mehrweg-Themobecher, statt Einweg-Becher

Wer das Müllproblem an der Wurzel angehen will, sollte auf Mehrweg-Becher oder Isolierkannen umsteigen. Da diese bis zu 1000 mal genutzt werden können, relativiert sich der höhere Herstellungsaufwand für einen Mehrwegbecher gegenüber einem Einwegbecher. Becher aus Edelstahl bieten den Vorteil, dass hier weniger Chemikalien aus Kunststoffen in den Kaffee übertreten können. Wichtig ist hier BPA-freier Kunststoff. Sie sind auch robuster als Mehrwegbecher aus Kunststoff.

BPA-freier Mehrweg Kaffeebecher aus Edelstahl und BambusBPA-frei: Edelstahl-Themobecher mit Teesieb mit Bambus als Außenmaterial 

Ökobilanz: wie umweltfreundlich sind Mehrwegbecher?

Bei der Ökobilanz wird die Reinigung eines Mehrwegbechers mit der Herstellung eines Einwegbechers verglichen. Der Energieaufwand für die Herstellung eines Einwegbechers verursacht ein Treibhausgasausstoß von 30g CO2. Dem gegeüber erzeugt die Reinigung eines Mehrwegbechers dagegen nur 9g CO2.Mehrweg Kaffeebecher aus EdelstahlMehrweg-Kaffeebecher aus Edelstahl von Emsa

Würden alle Mensch in Deutschland konsequent auf Mehrweg-Becher umsteigen, könnten 64.000 Tonnen Holz, 9.400 Tonnen Polystyrol und 1.500 Tonnen Polyethylen eingespart werden (Quelle: DUH).


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Buch-Rezension: Adieu, Wachstum! Vom Ende einer Erfolgsgeschichte (Norbert Nicoll)

Mit dem Sachbuch „Adieu, Wachstum! Das Ende einer Erfolgsgeschichte“ legt Norbert Nicoll eine Abhandlung über die Ursachen der sich verschärfenden Krisen, die wir durch unseren westlichen, auf Besitz ausgerichteten Lebensstil verursachen, vor. Das 432 Seiten starke Buch wurde 2016 im Tectum-Verlag (ISBN 978-3-8288-3736-2) veröffentlicht.

„Buch-Rezension: Adieu, Wachstum! Vom Ende einer Erfolgsgeschichte (Norbert Nicoll)“ weiterlesen

3D-Drucker: Druckt sinnvolle Sachen! Plastikmüll vermeiden oder recyceln

3D-Drucker können als wertvolles Werkzeug Probleme lösen. Oft drucken sie nur Plastikmüll. Die Andwendung bestimmt, ob ein 3D-Drucker nur ein weiteres Gadget der Überflussgesellschaft ist oder Teil einer nachhaltigen Produktionskette sein kann. 4 Beispiele für einen sinnvollen Einsatz von 3D-Druckern.

1. Plastik-Recycling

Ob Reprap oder Ultimaker, viele Drucker müssen immer wieder neu eingestellt werden. Das Filament und die Druckeigenschaften müssen zum Druck-Objekt passen. Fehldrucke sind dabei die logische Konsequenz. Doch was machen mit den missglückten 3D-Drucken? Um die Fehldrucke wieder zu neuem Ausgangsmaterial zu verarbeiten braucht es einen Plasik-Schredder und einen Filament-Drucker. Erst wird der 3D-Druck zu kleinen Plastik-Stückchen zerkleinert, die dann in einem Extruder aufgeschmolzen und zu einem Endlosfaden ausgedruckt werden. Das Filament wird auf einer Spule aufgerollt und steht für den nächsten Druck zur Verfügung. Hier ein Video von Precious Plastics mit einem Prototyp eines Filament-Extruders.

2. Reparatur von Haushaltsgegenständen

Hier liegt meiner Meinung nach die eigentliche Stärke eine 3D-Druckers. Viele Dinge in unserem Haushalt bestehen aus Plastik und gehen im mit der Zeit kaputt. Eine Reparatur ist oft aufwändig oder teuer. Hier kann ein kleines Plastik-Teil den Unterschied machen, ob ein Gerät neu gekauft werden muss. Schon Dinge wie eine neue Akku-Abdeckung für die Fernbedienung oder ein abgenutztes Plastikteil im Küchenmixer – beides Cent-Artikel, aber entscheidend für die Nutzung des Produktes.

  • Anleitung wie mit 3D-Druckern kaputte Kleinteile erstezt werden können
  • RCLifeOn zeigt auf Youtube, was er mit seinem Drucker in seinem Haushalt alles reparieren konnte
3d-gedruckter Adapter macht aus einem Multitool eine Oberfräse
3d-gedruckter Adapter macht aus einem Multitool eine Oberfräse

3. Den eigenen 3D-Drucker verbessern

Es ist fast obligatorisch, dass die ersten Drucke der Verbesserung des Druckers dienen. Auf  Thingiverse, einer Datenbank für 3D-Objekte, finden sich nicht nur viele Alltagsgegenstände zum Drucken, sondern auch ganze 3D-Drucker in ihren Einzelteilen. Da auch die Drucker selbst zum großen Teil aus Kunststoff bestehen, gibt es auch hier Bedarf kaputte Teile zu ersetzen. Mit verschiedenen Erweiterungen zum Selberdrucken (z.B. Lüfter, Klammern, Kabelführungen) kann die Druckqualität verbessert werden.

4. Kleine Windkraftanlagen drucken

Für wen der 3D-Drucker nur ein Mittel zum Zweck ist, kann ihn als Werkzeugmaschine einsetzen. Für viele Anwendungen ist Kunststoff die bessere Wahl. Windkraftanlagen sind nur ein Beispiel. Die Energiewende ist eines der drängenden Fragen der Menschheit. Auch hier kann 3D-Druck helfen. Viele Leute experimentieren schon mit selbstgeduckten Windkraftanlagen. Schnell lassen sich Prototypen für Rotorblätter erzeugen, denen Regen und Wind nichts anhaben kann.

Wozu der Aufruf?

Dieser Artikel soll dazu anregen, den Drucker als Werkzeug zur Lösung von Problemen zu begreifen. Die Welt hat schon genug Fidget-Spinner, Star-Wars-Skulpturen oder Smartphone-Halter auf ihren Mülldeponien zu liegen. 3D-Drucker können nur dann einen sinnvollen Beitrag für eine nachhaltige Gesellschaft leisten, wenn sie helfen Müll zu vermeiden. Das Kunststoff-Filament der Drucker muss energieaufwändig hersestellt werden (z.B. ABS aus Erdöl, PLA aus der Melasse und Glukose).

3D-Drucker an sich macht die Gesellschaft nicht nachhaltiger – richtig eingesetzt dagegen schon.


ähnliche Artikel zu 3D-Drucker und Plastik-Recycling:


 

Wie funktioniert DIY Plastik-Recycling @home?

Dave Hakkens zeigt mit seinen Open-Source Maschinen, wie Plastikmüll aus dem Haushalt recycelt werden kann. Mit selbst gebauten DIY Geräten zeigt er, wie Verpackungsabfall zerkleinert, geschmolzen und wieder zu neuen Gegenständen gepresst werden kann. Hier findest du Informationen, wie du selbst Plastikmüll recyceln kannst und welche Geräte du dafür brauchst.

Plastik-Recycling Fabrik in der Garage

Das Grundprinzip ist einfach: die Kunststoffart vom Plastikmüll anhand des Recycling-Symbols erkennen, in kleine Stücke zerschneiden und anschließend erhitzen. Der heiße Kunststoff ist wie Knete formbar und kann in jede erdenkliche Form gebracht werden. Nach dem Abkühlen ist er wieder genauso fest, wie davor. Dies lässt sich mit haushaltsüblichen Materialien wie Schere und Backofen auf dem Küchentisch selber machen. Dave Hakkens hat mit seinem Projekt Precious Plastics die Sache aber weiter professionalisiert: er hat Open-Source Selbstau-Anleitungen ins Netz gestellt, damit Menschen überall auf der Welt ihren Plastikmüll zu neuen Geräten oder Baumaterialien recyceln können.

Precious Plastics – Bauanleitungen für das Plastik-Recycling

Getrieben wurde er von der Idee, eine Lösung für die Probleme durch den weltweiten Plastikmüll zu finden und den Leuten die Fähigkeiten in die Hand zu geben, selbst nützliche Dinge daraus herzustellen. Das Resultat sind vier Maschinen, den den Grundstock für eine Recycling-Anlage bilden: Plastik-Schredder, Extrusionsmaschine, Spritzgussmaschine, Ofenpresse. Als Erweiterung von der Extrusionsmaschine gibt es noch ein Gerät, welches das Filament für 3D-Drucker auf die richtige Stärke reduziert und auf Spulen aufrollt. Zum Einsatz kommt meist der Kunststoff High Density Polyethylen (HDPE), dieser besitzt genau wie Polypropylen einen relativ niedrigen Schmelzpunkt und wird in vielen Plastik-Produkten eingesetzt. Dieser kann anhand seines Recycling-Symbols erkannt werden.

Plastik-Shredder

Wie der Name schon sagt, zerkleinert der Schredder Plastik-Flaschen, Yoghurt-Becher oder Schraubdeckel zu gleichmäßigen Spänen. Diese lassen sich leichter schmelzen und die Objekte haben weniger Lufteinschlüsse. Der Plastik-Schredder besteht aus einem Malwerk und einem Elektromotor. Die Baukosten belaufen sich auf ca. 180€. Die Bauanleitung gibt es hier.

Shredder für Plastik-Recycling (Quelle: davehakkens CC-BY)
Shredder für Plastik-Recycling (Quelle: davehakkens CC-BY)

Extrusionsmaschine – Endlosstrang aus Kunststoff

Die Extrusionsmaschine verarbeitet die Plastik-Späne zu einem endlosen Strang aus Plastik. Ein Schneckengewinde presst den Kunststoff in ein heißes Rohr mit einer Düse. Aus der tritt der heiße Kunststoff als endloser Plastik-Strang aus. Diese kann dazu genutzt werden, ihn um Formen zu wickeln oder zu Granulat zu hacken, welches als Rohstoff für weitere Projekte genutzt werden kann.

Messergriff aus Plastik-Filament (Quelle: davehakkens CC-BY)
Messergriff aus Plastik-Filament (Quelle: davehakkens CC-BY)

Ofenpresse – Thermoformen aus dem Küchen-Backofen

Die Kunststoff-Späne aus dem Shredder lassen sich im erhitztem Zustand in eine Form pressen. Dazu reicht ein normaler Backofen in welchem das Plastik in eine Metallform gepresst wird. Die Form wird im Backofen fixiert, mit dem Kunststoff erhitzt und durch ein Loch im Boden mittels Wagenheber und einer Stange langsam zusammengedrückt. Daraus lassen sich z.B. Schüsseln oder Kunststoff-Platten pressen.

heißer Kunststoff lässt sich in unterschiedlichste Formen pressen (Quelle: davehakkens CC-BY)
heißer Kunststoff lässt sich in unterschiedlichste Formen pressen (Quelle: davehakkens CC-BY)

Spritzgussmaschine

Die meisten kleine Plasik-Gadgets in unserem Alltag wurden mit dem Spritzgussverfahren hergestellt. Dabei wird wieder heißer Kunststoff unter Druck in eine Form gepresst. Auch für dieses  Verfahren gibt es eine einfache Maschine zum selberbauen. Die Formen, die an die Düse geschraubt werden, lassen sich mit unterschiedlichen Methoden herstellen: axensymmetrische Objekte lassen sich an einer Drehbank bauen, die Form für rechtwinklige Objekte lässt sich leicht zusammenschweißen und wer es komplizierter mag, kann sie mit einer CNC-Fräse herstellen.

Recycling-Griffe für Möbel aus der Spritzgussmaschine (Quelle: davehakkens CC-BY)
Recycling-Griffe für Möbel aus der Spritzgussmaschine (Quelle: davehakkens CC-BY)

Um das Projekt Precious Plastic hat sich mittlerweile eine Community herum aufgebaut, die an verschiedenen Orten der Welt selbst die Maschinen nachbauen und verbessern. Die Maschinen lassen sich mit einem Material-Aufwand zwischen 120€ bis 190€ – setzen aber eine gut ausgestattete Metallbau-Werkstatt mit Schweißgerät, Winkelschleifer und Tischbohrmaschine voraus. Wer es erst einmal daheim in der Küche versuchen möchte, kann auch mit der Schere Plastik-Müll zerschneiden und im Ofen erhitzen. Ein Form aus zusammengeschraubten Holzlatten reicht für den Anfang auch schon aus, um schöne Ergebnisse zu produzieren. Wer es professioneller machen möchte, kommt mit der zeit nicht um einen Shredder drum herum – das Schneiden mit der Schere führt schon bald zu Blasen an den Fingern.


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4 Gründe, warum Leitungswasser nachhaltiger ist, als Mineralwasser aus der Flasche

Mineralwasser in Flaschen ist circa 450-mal umweltschädlicher als Leitungswasser. Studien belegen, dass Leitungswasser in vielen Fällen gesünder ist, als abgefülltes Trinkwasser in Flaschen. Fakten zur Nachhaltigkeit von Mineralwasser und Leitungswasser aus dem Hahn.

1. Ökobilanz: Leitungswasser und Mineralwasser aus der Flasche im Vergleich

Eine Studie aus der Schweiz hat versucht, die Ökobilanz beider Produkte zu vergleichen. Dazu wurden die Prozesse der Trinkwassergewinnung von Leitungswasser, wie auch von Mineralwasser, bezogen auf ihren gesamten Produktlebenszyklus verglichen. Dies beinhaltet beim Leitungswasser die Trinkwassergewinnung, Aufbereitung und Transport durch das Trinkwassernetz. Beim Mineralwasser die Flaschenherstellung, Abfüllung und den Transport. Hier zeigte sich, dass stilles, ungekühltes Mineralwasser durchschnittlich etwa 450-mal mehr die Umwelt belastet, als Trinkwasser aus dem Hahn. Wichtige Einflussfaktoren auf das Ergebnis waren:

Herkunft des Mineralwassers (Transportdistanz Quelle-Supermarkt)
Kühlung von Wasserflaschen (Supermarkt und heimische Küche)
Transport der Wasserflaschen vom Supermarkt bis in die Wohnung
Beim Trinkwasser aus der Leitung kann die Ökobilanz deutlich verbessert werden, wenn es vor dem Trinken nicht gekühlt oder in einem Wassersprudler (Soda-Gerät) mit Kohlensäure versetzt. Wer nicht auf einen Wassersprudler verzichten möchte, kann die Ökobilanz durch seinen konsequenten Einsatz verbessern. Er sollte mindestens für einen Liter pro Tag über fünf Jahre hinweg genutzt werden. Dann lohnt sich die Anschaffung eines Sprudlers finanziell und auch ökologisch.

2. Transportwege: LKW-Transporte von Wasserflaschen belasten die Umwelt

Trinkwasser in Flaschen werden meist per LKW von den Abfüllanlagen über Umwege bis in die Supermärkte gebracht. Die zurückgelegte Transportstrecke einer Wasserflasche hängt damit von deren Abfüllort ab. Regionale Wasserquellen sind also zu bevorzugen, wenn es um Nachhaltigkeit geht. Greenpeace Stuttgart hat exemplarisch die unterschiedlichen Trinkwasserflaschen in Stuttgarts Supermärkten untersucht. Ergebnis: die Trinkwasserflaschen aus der Region, hatte nur 37 Kilometer bis zum Supermarkt zurückgelegt. Das am weitesten gereiste Wasser stammt aus dem französischen Zentralmassiv. Es hatte ein Transportstrecke von 769 Kilometern. Im Durchschnitt wurden die Wasserflaschen ca. 256 Kilometer weit transportiert. Mit dem Wasser muss natürlich auch die Verpackung – also Glas- oder Plastikflaschen – mittransportiert werden, einmal zur Abfüllanlage, zuammen mit dem Mineralwasser in den Supermarkt und dann nach Hause. Ausgetrunken wird die Flasche im Recyclingsystem entweder gespült und wieder befüllt (Mehrweg: Glas- und robuste Plastikflaschen) oder zerkleinert und zu anderen Plastikprodukten weiterverarbeitet (Einweg: dünne PET-Plastikflaschen).

3. Qualität: Leitungswasser wird strenger kontrolliert als Mineral- und Tafelwasser

Leitungswasser ist wohl eines, der am strengsten kontrolliertesten Lebensmittel in Deutschland. Laut der Trinkwasserverordnung, wird Leitungswasser auf insgesamt 36 Stoffe untersucht, die in hohen Mengen für die Gesundheit bedenklich sind. Die Mineral- und Tafelwasserverordnung schreiben nur die Untersuchung auf 23 Stoffe vor. Trinkwasser wird beispielsweise auf Pestizide bzw. Pflanzenschutzmittel untersucht, Tafel- und Mineralwasser nicht. Durch diese Untersuchungen, die in allen Trinkwasseraufbereitungswerken durchgeführt werden, ergibt sich ein flächendeckendes Bild von der Belastung von Grundwasser oder Oberflächenwasser von Flüssen und Seen durch Dünger und Pestizide.

4. Weichmacher, BPA und andere hormonell wirkende Substanzen in PET-Plastikflaschen

Ein besonderer Aspekt kommt noch bei Mineralwasser in Plastikflaschen zum Tragen. Viele Substanzen, die aus der Plastikflasche in das Mineralwasser übergehen, wirken auf das Hormonsystem des Menschen. In einer Studie von Toxikologen wurden Glas- und Mineralwasserflaschen auf hormonell wirkende Substanzen untersucht. Im Experiment wurden Schnecken in den Flaschen gehalten und deren Vermehrungsraten miteinander verglichen. Schnecken sind dafür bekannt, dass sie sensibel auf Östrogen-artige Substanzen reagieren. Östrogen gehört zu den weiblichen Sexualhormonen. Die Schnecken in PET-Plastikflaschen verdoppelten ihre Fortpflanzung. Die Forscher führen dies auf Chemikalien zurück, die aus dem Plastik der PET-Flaschen heraustreten und das Hormonsystem der Schnecken verändern. Deswegen wird auch empfohlen, BPA-freie Trinflaschen zu benutzen.

Leitungswasser: nachhaltiger als sein Ruf!

Aus diesen Gründen empfehlen die Toxikologen zum Trinken Leitungswasser aus dem Wasserhahn zu nehmen. Dies ist nicht nur streng kontrolliert, sondern auch frei von Umwelthormonen. Es muss nicht aufwändig transportiert werden, kommt aus der Region und es fällt kein Plastikmüll an. Im Vergleich zu Trinkwasser aus dem Supermarkt kostet es fast nichts und lästiges Schleppen der Flaschen ist nicht notwendig. Der Geschmack von Leitungswasser ist abhängig von der Herkunft und der Qualität der Wasserleitungen. Wer es nicht mag, kann es durch Wasser-Sprudler mit Kohlensäure versetzen oder mit Zitronensaft oder Gurkenscheiben verbessern.


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Weichmacher in Plastikflaschen – alternative Trinkflaschen zu Nalgene & Co


Widerstandsläufer: von den Anfängen der Windkraft bis zu modernen Windkraftanlagen

Als das erste Segel an einem Schiff zur Fortbewegung angebracht wurde, war die Nutzung der Windkraft geboren. Die ersten Windkraftanlagen der Menschheit waren Widerstandsläufer. Was unterscheidet sie von den modernen Auftriebsläufern ?

Ihre Einfachkeit kompensiert den geringen Wirkungsgrad – dadurch leisten sie auch heute noch einen wichtigen Beitrag zur Energiewende. Technikgeschichte von der Persischen Windmühle bis zum modernen Savonius-Rotor.

Kleinwindkraftanlage: Widerstandsläufer als Western-Windrad auf Malta

Auf einer Reise durch das Hinterland von Malta sind sie nicht zu übersehen: Kleinwindkraftanlagen. Doch anders als meisten heutigen Windkraftanlagen, dienen sie nicht der Stromerzeugung. Die Windkraft wird zum Antrieb von Wasserpumpen genutzt. Durch die wenigen Niederschläge ist die Landwirtschaft auf zusätzliches Grundwasser zur Bewässerung angewiesen. Die vielblättrigen Horizontalachsanlagen vom Typ Western-Windrad treiben mechanisch eine Kolbenpumpe an. Diese Art des Windenergiekonverters wurden 1854 von Daniel Hallada in den USA entwickelt, weshalb sie auch Amerikanische Windräder genannt werden.

Kleinwindkraftanlage auf Malta als Wasserpumpe zur Bewässerung
Kleinwindkraftanlage auf Malta als Wasserpumpe zur Bewässerung

Die einfache Bauweise komplett aus Stahlblechteilen und die robuste Mechanik zur Windnachführung und Sturmsicherung machen einen vollautomatischen Betrieb, ohne jegliche Elektrotechnik möglich.

Was ist der Unterschied zwischen Widerstandsläufern und Auftriebsläufern?

Widerstandsläufer:

Weht der Wind gegen ein Hindernis, wird ein Teil der Energie des Windes in Kraft umgewandelt, die das Hindernis vor dem Wind herschiebt. Das ist das Prinzip, welches Segelboote nutzen, um die Windenergie für die Antrieb des Schiffes zu nutzen. In Windkraftanlagen wird die Bewegungsenergie der Luftmassen in Bewegungsenergie des Rotors umgewandelt. Bei einem Western-Windrad wird der Winddruck gegen die schräg gestellten Rotorblätter in Rotationsenergie des Rades übertragen.

Widerstansläufer an einem Savonius-Halbschalen-Rotor
Widerstansläufer an einem Savonius-Halbschalen-Rotor

Die Graphik zeigt die Wirkungsweise eines Savonius-Rotors. Im Gegensatz zum Western-Windrad mit horizontaler Achse (HAWT), kann die vertikale Achse (VAWT) vom Savonius von allen Richtungen her angeströmt werden, ohne dass es eine Windnachführung braucht.

Auftriebsläufer:

Auftriebsläufer nutzen stattdessen den aerodynamischen Auftrieb, um den Rotor in Drehung zu versetzen. Das Prinzip was bei Flugzeugen für Auftrieb sorgt, wurde auf Windkraftanlagen übertragen. Ihr Wirkungsgrad ist gegenüber Widerstandsläufern deutlich größer. Sie können mit relative kleinen, profilierten Rotorblättern eine größere Fläche im Windquerschnitt „ernten“. Dies spart Material, erfordert aber auch eine komplexe Steuerung und Sturmsicherung.

 

Auftrieb eines aerodynamischen Flügelprofiles einer HAWT / Windkraftanlage mit horizontaler Achse
Auftrieb eines aerodynamischen Flügelprofiles einer HAWT / Windkraftanlage mit horizontaler Achse

 

Wenn der Wind das Rotor-Profil trifft, strömt die Luft an dessen Unterseite ungebremst entlang, während sie an dessen Oberseite durch die Krümmung einen Umweg nehmen muss. Durch den längeren Weg strömt sie schneller, wodurch sich ein Unterdruck aufbaut. Dieser Unterdruck saugt das Rotor-Profil nach oben. Bei einer Windkraftanlage mit horizentaler Achse (HAWT) wird der Auftrieb der Rotorblätter durch die sternförmige Anordnung in Rotationsenergie umgewandelt.

Bei beiden Rotortypen kann die Achse entweder in horizontaler oder in vertikaler Ausrichtung angeordnet sein. Die typischen Windkraftanlagen zur Stromerzeugung sind Auftriebsläufer mit horizontaler Rotorachse. Sie haben den besten Wirkungsgrad, sind aber im Aufbau kompliziert und störungsanfällig. Das Western-Windrad ist auch eine Windkraftanlage mit horizontaler Achse, nutzt aber das Widerstandsprinzip. Der Savonius-Rotor hingegen ist ein Vertikalachser, ist aber ebenso ein Widerstandsläufer.

Widerstandsläufer: die Mutter aller Windkraftanlagen

Die erste Windkraftanlage wurde vermutlich in China gebaut. Die chinesische Windmühle war wie ein Karussell gebaut. Sie war mit mehreren Segeln ausgestattet, die sich selbstständig nach dem Wind ausrichteten. Die Windkraft wurde dazu genutzt, Wasser für die Bewässerung von Feldern zu pumpen. Bis zurück in das 7. Jahrhundert ist die Existenz der Persischen Windmühle nachgewiesen. Sie ähnelt stark dem Savonius-Rotor. Die Halbschalen waren jedoch als flächige Schaufeln aus einem Holzgerippe, welches mit Zweigen oder Matten bespannt wurde, gebaut. Mit ihrer Hilfe wurden Mahlsteine angetrieben.

Querschnitt einer Persischen Windmühle
Querschnitt einer Persischen Windmühle

Da bei der Persischen Windmühle die Schaufeln von beiden Seiten die gleiche Form hat, muss eine Hälfte des Rotors von dem Wind geschützt werden. Ansonsten würde der Rotor genauso stark gebremst werden, wie er auf der anderen Seite beschleunigt würde. Beim Savonius-Rotor ist dies durch die Halbschalen realisiert: die Halbschale hat einen größeren Luftwiderstand, wenn der Wind in die offene Seite bläst, als andersherum. Der Trichter auf der Windseite des Gebäudes hatte den Effekt, dass mehr Wind auf die Schaufeln gelenkt wird. Da der Trichter jedoch fest in das Gebäude integriert war, konnte nur Wind einer bestimmten Richtung optimal genutzt werden.

Kleinwindkraftanlagen: Der Savonius-Rotor als moderner Widerstandsläufer

Obwohl Widerstandsläufer die ersten von Menschen gebauten Maschinen zur Nutzung der Windkraft darstellen, sind sie keine Relikte aus einer vergangenen Era. Moderne Widerstandsläufer setzen zwar auf das gleiche Prinzip, wurde aber über die Zeit hinweg stetig optimiert. Der Savonius-Rotor hat den Vorteil, dass auch böige Winde aus unterschiedlichen Richtungen ihm nichts ausmachen. Windkraftanlagen mit horizontaler Achse (HAWT) müssen immer in den Wind gedreht werden. Aus diesem Grund werden sie meist auf großen Türmen gebaut, weil in der Höhe der Wind konstanter weht und weniger oft die Richtung wechselt. Savonius-Windkraftanlagen eignen sich besonders in Bodennähe als Kleinwindkraftanlagen, wo der Wind durch Bäume und Häuser turbulenten Verwirbelungen unterworfen ist.

Verdrillter Savonius-Rotor als Kleinwindkraftanlage in der Stadt (Quelle: Popolon CC BY-SA 4.0)
Verdrillter Savonius-Rotor als Kleinwindkraftanlage in der Stadt (Quelle: Popolon CC BY-SA 4.0)

Auf dem Foto ist ein verdrillter Savonius-Rotor mit zwei Halbschalen-Ringen mit je drei Halbschalen zu sehen. Die verdrehte Form sorgt für einen vibrationsarmen Lauf des Rotors, da in jeder Position des Rotors der Wind auf das gleiche Profil vom Rotor trifft. So erfährt der Rotor bei der Rotation immer ein konstante Beschleunigung. Die Halbschalen sind zum Zentrum hin offen und versetzt angeordnet. Strömt der Wind in eine Halbschale, so wird dieser in die entgegengesetzte Halbschale umgeleitet und überträgt damit auch auf diese einen Teil der Strömungsenergie. Damit kann der Wirkungsgrad im Vergleich zur Persischen Windmühle noch einmal deutlich gesteigert werden. Diese Merkmale des Savonius-Rotors machen ihn besonders interessant für Kleinwindkraftanlagen im urbanen Raum. Auf Dachkanten oder Flachdächern können sie einen wichtigen Beitrag für die Energiewende leisten.


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Öko-Kerzen: Welche Alternativen gibt es zu Kerzen aus Erdöl oder Palmöl?

Die meisten Kerzen bestehen aus Paraffin, ein Produkt aus der Erdöl-Verarbeitung. Damit ist es aus dem fossilen Energierohstoff hergestellt, dass wie auch Kohle durch seine Verbrennung zum Klimawandel beiträgt. Mit dem Abbrennen der Kerze wird wieder das Kohlendioxid freigesetzt, war zuvor vor Jahrmillionen durch die Regenwälder aus der Atmosphäre gebunden wurde und das Erdöl gebildet hat. Doch welche Alternativen gibt es zu Paraffin-Kerzen aus Erdöl?

Stearin – Kerzenwachs aus pflanzlichen Ölen

Eine Alternative zu Paraffin ist das Stearin. Dieses wird aus Fetten hergestellt, die entweder aus pflanzlichen Ölen oder tierischen Fetten bestehen. Es ist in der Herstellung allerdings teurer, obwohl es das qualitativ bessere Kerzenwachs ist. Im Unterschied zu Paraffin sind Stearin-Kerzen fester und rußen weniger – rußende Kerzen belasten die Atemluft in Zimmern besonders stark. In der Praxis wird Kerzenwachs meistens als Gemisch aus 80% Paraffin und 20% Stearin hergestellt.

Ist Stearin ökologischer als Paraffin?

Nur weil Stearin aus Pflanzen hergestellt werden kann, ist es nicht unbedingt ökologischer als Paraffin aus Erdöl. Es kommt auf die Art und Weise an, wie die Ölpflanzen angebaut werden. Ein Großteil des Stearins wird aus Palmöl hergestellt. Werden für Palmöl-Plantagen Regenwälder oder Torfwälder abgeholzt, wie es für viele Plantagen typisch ist, kann die Ökobilanz um ein Vielfaches schlechter sein. Dies gilt beispielsweise bei den riesigen Palmöl-Plantagen in Indonesien und Malysia. Dort zerstört die Palmöl-Industrie die Regenwälder, um unseren Bedarf an Pfanzenfetten für Lebesmittel, Waschmittel oder Agrar-Treibstoffen zu stillen.

Rapskerzen aus Rapsöl kaufen – das bessere Stearin ohne Palmöl

Eine neue Alternative sind Kerzen aus Rapsöl. Hier ist sichergestellt, dass dafür keine Regenwälder durch die Palmölplantagen vernichtet wurden. Es lassen sich fertige Ökokerzen kaufen oder direkt Rapswachs, um Kerzen selber herzustellen.

 Rapskerze im Weckglas (290 ml) mit reinen ätherischen Ölen

Alternativ können auch Kerzen aus Rapswachs selbst gezogen werden. Das nötige Wachs aus Rapsöl kann im Bastelbedarf gekauft werden.

5kg Block aus Rapswachs um eigene Kerzen zu ziehen

Kerzen aus Bienenwachs

Bienenwachs-Kerzen sind die teuersten Kerzen. Hier ist die Klimabilanz am Besten, wenn die Kerzen von Bio-Imkereien aus der Region kommen. Für ein Kilogramm Bienenwachs braucht es ca. 150.000 Bienen. Das erklärt, warum die heimisch Produktion nicht ausreicht, um den Bedarf zu decken. Deshalb wird das Bienenwachs aus dem Ausland importiert. Dies schlägt sich natürlich negativ auf die Klimabilanz nieder.

Sojawachs als neue Wachs-Alternative

Sojakerzen gibt es mittlerweile auch zu kaufen. Doch die Ökobilanz ist fraglich, da in Südamerika für den Soja-Anbau Regenwälder zerstört werden. Wenn Soja, dann lieber für das Essen, statt für die romantische Beleuchtung.

Fazit – brauchbare Öko-Kerzen?

Stearin-Kerzen aus Palmöl scheiden definitiv aus – hier ist die Klimabilanz viel schlechter, als das Erdöl (oder das Paraffin) direkt zu verbrennen. Bienenwachskerzen sind zwar ökologischer, haben aber lange Transportwege. Rapskerzen könnten die Paraffin-Kerzen sinnvoll ablösen. Aber auch hier sollte darauf geachtet werden, dass der Raps aus biologischem Anbau stammt. Abseits dieser Alternativen gibt es noch die Möglichkeit elektrische LED-Kerzen zu nutzen. Diese können herkömmliche Kerzen schon täuschend echt nachemfpunden werden. Sie flackern, wie konventionelle Kerzen auch und belasten die Raumluft nicht mit Rußpartikeln. Wer nicht auf Kerzen verzichten will, sollte also über Rapskerzen oder LED-Kerzen als Ökokerzen kaufen.


 

Plastikmüll: Mehlwürmer fressen Polystyrol-Kunststoff

Erdölbasierte Kunststoffe galten bislang nicht als biologisch abbaubar. Über Jahrzehnte zersetzen sie sich langsam und reichern sich als Mikroplastik in der Nahrungskette an. Doch Mehlwürmer scheinen etwas zu können, was eine Lösung für die stetig wachsenden Müllhalden an Kunststoff-Müll darstellen könnte.

Biologischer Kunststoff-Abbau

Zerfressen wie ein Schweizer Käse: Der Forscher von der Stanford Universität präsentierte einen weißen Polystyrol-Block, der von Frasgängen der Mehlwürmer durchlöchert war. Den Mehlwürmern war es möglich, dem Kunststoff lebenswichtige Nährstoffe zu entziehen. Bislang ging man davon aus, dass dieser Kunststoff in der Natur ohne die Wirkung von UV-Strahlung nicht abgebaut wird. Verantwortlich für die Zersetzung von Polystyrol sind Bakterien im Darm der Mehlwürmer. Ihnen ist es möglich, Kunststoff so zu zersetzen, dass die  Mehlwürmer daraus ihre Nährstoffe beziehen können. In den Ausscheidungsprodukten der Würmer ist der Kunststoff so weit biologisch abgebaut, dass er Pflanzen als Dünger dienen kann.

Polystyrol-Kunststoff als Nahrung

In den Experimenten fraßen 100 Mehlwürmer pro Tag circa 34 bis 39 Milligramm Polystyrol. Hochgerechnet auf einen weiß-braunen Kaffeebecher aus einem Automaten (Gewicht: 4,2g) bräuchten es circa 11.200 Würmer, um ihn innerhalb eines Tages zu zersetzen. Diese Relationen zeigen, dass riesige Mengen Mehlwürmer nötig wären, um mit dem Müllaufkommen von Polystyrol-Produkten mitzuhalten.

Mehlwürmer als biologische Kunststoffentsorgung?

Polystyrol  ist in vielen Produkten unseres täglichen Lebens enthalten. Einweg-Geschirr, Joghurt-Becher, abgepackte Wurst- und Käseprodukte oder die Kunststoffschalen von Weintrauben und Champignons – viele Lebensmittel sind in Polystyrol verpackt. Als Schaumstoff oder expandiertes Polystyrol (EPS) kommt es als Fassadendämmstoff, Polstermaterial oder Isoliermaterial (z.B. Styropor) zum Einsatz. Dass Recycling von Polystyrol ist aufwändig und aufgrund von Verschmutzungen und Belastung mit anderen Chemikalien (z.B. Flammschutzmittel) ökologisch zwar notwendig, ökonomisch aber unrentabel. Deshalb wandert ein Großteil in die Müllverbrennung. Mehlwürmer könnten zur biologischen Umwandlung von Polystyrol in Dünger im Rahmen des Cradle-to-Cradle Verfahren eingesetzt werden. Die Masse an Polystyrol, die weltweit als Müll anfällt und bereits in den Meeren und Deponien sich angereichert hat, würde riesige Mehlwurm-Farmen in jeder größeren Stadt benötigen.

Kunststoff-fressende Bakterien

Im Darm der Mehlwürmer konnten bislang unbekannte Bakterien-Arten gefunden werden, die für den Abbau von Polystyrol verantwortlich sind. Diese befinden sich nicht nur im Darm von Mehlwürmern bzw. Mehlkäfern (Tenebrio molitor), sondern auch im Schwarzkäfer (Zophobas morio). Dadurch können beide Polystyrol verdauen. Dies könnte ein Ansatz sein, zukünftig diese Bakterien das Kunststoff-Recycling einzusetzen. Große Mengen von diesen Bakterien-Kulturen könnten ein gangbarer Weg sein, neue Formen der ökologischen Kunststoffentsorgung zu finden.


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3 Gründe sich statt vegetarisch konsequent vegan zu ernähren

Viele Menschen entscheiden sich aus Umweltschutz und ethischen Gründen dazu, sich fleischfrei zu ernähren. Doch ohne Tiermast und Schlachthöfe funktioniert auch eine vegetarische Ernährung nicht. Was ist der Unterschied zwischen vegan und vegetarisch? 3 Gründe, warum eine vegane Ernährung der vegetarischen vorzuziehen ist.

10% der deutschen Bevölkerung ernähren sich vegetarisch, 1,1% leben vegan (Quelle: Reishunger)

1. Tierschutz – auch bei vegetarischer Ernährung werden Tiere geschlachtet

Keine Tiere zu essen bedeutet nicht, dass Tiere dadurch nicht transportiert, gemästet und geschlachtet werden. Die Produktionsbetriebe für Milch und Eier sind quasi identisch mit den Betrieben für die Fleischproduktion.

Ohne Steak, keine Milch – ohne Milch, keinen Käse

Die Milchkuh gibt Milch, doch das macht sie nicht freiwillig. Kühe lassen sich nur melken, wenn sie ihre Kälber säugen. Eine Milchkuh hat etwa eine Lebenserwartung von vier bis fünf Jahren. Dann sinkt ihre Milchleistung und Krankheiten häufen sich. Die Kuh ist nicht mehr profitabel genug und wird geschlachtet. Da ihr Fleisch durch die intensive Milchproduktion nicht mehr besonders schmackhaft ist, wird es nur noch als Hackfleisch weiterverarbeitet und landet in der Fleischtheke.
In der Lebenszeit einer Milchkuh kalbt diese circa drei bis vier Mal. Die Kälber werden zeitnah von der Mutterkuh getrennt – denn ihre Milch ist für den Menschen bestimmt und nicht für das Kalb. Die männlichen Kälber gehen entweder in die Kälbermast (fünf bis sechs Monate) oder in die Bullenmast (15 bis 18 Monate) und werden anschließend geschlachtet. Den weibliche Kälbern ist  entweder eine Zukunft als Milchkuh vorherbestimmt oder sie wandern, wie ihre männlichen Artgenossen, in die Kälbermast.

Männliche Küken als Abfall

Nicht anders läuft es in der Produktion von Eiern ab. In befruchteten Eier reifen entweder Hähne oder Hennen heran. Da in der Fleischindustrie spezielle Hühnerlinien genutzt werden, legen diese als Legehenne entweder viele Eier oder haben als Masthühner einen hohen Fleischansatz. Männliche Küken von Legehennen können natürlich keine Eier legen. Auch zur Mast taugen sie nicht, weil sie weniger Fleischansatz haben als Masthühner. Sie haben dadurch keine Wert und werden kurz nach dem Schlüpfen getötet. Entweder sie landen im Schredder oder werden vergast.

2. Umweltschutz – Futtermittelproduktion verbraucht einen Großteil der weltweiten Ackerflächen

Circa 90% der weltweiten Soja-Ernte und 50% des weltweit angebauten Getreides wird ausschließlich zur Tiermast verwendet. Dies ist ein sehr verschwenderischer Weg, um die notwendigen Kalorien für die Ernährung zu bekommen. Denn für die Produktion von 1kg Fleisch braucht es 22kg Getreide und 20.000l Wasser. [Quelle: Ist vegane Ernährung gesund?]
Würden sich alle Menschen vegetarisch ernähren, würde zwar die Zahl der Masttiere sinken, doch ohne Futtermittelproduktion könnte der weltweit steigende Bedarf an Milch, Käse, tierischen Fetten und Lederprodukten nicht befriedigt werden.

Nicht zu vernachlässigen ist der Beitrag der konventionellen Landwirtschaft mit Gülle Kunstdünger zum Klimawandel. Durch dessen Folgen wie starke Niederschläge oder lange Trockenzeiten kommt es in einigen Regionen zu Hungersnöten. Klimaflüchtlinge sind die Folge.

3. Menschenschutz – vegane Ernährung reduziert Landgrabbing

Als Landgrabbing oder Landraub bzw. Landnahme wird die oftmals gewaltätige Aneignung von Landflächen bezeichnet. Auftraggeber sind internationale Agrarkonzerne, Banken, Pensionskassen oder andere mächtige Institutionen oder Gruppen. Die ansässige Bevölkerung verliert damit die Möglichkeit, selbst Nahrungsmittel für den Eigenverbrauch oder als Einkommensquelle anzubauen. Vertreibung, Flucht und Armut sind die Folgen. Auf den illegitim angeeigneten Agrarflächen werden dann Agrarprodukte für den Weltmarkt produziert. Also auch Futtermittel für die Tiermast. Schätzungen zufolge, gehen weltweit von 50 Millionen bis 220 Millionen Hektar Ackerland aus, die durch Landgrabbing enteignet wurden. Zum Vergleich: die EU hat eine Fläche von 180 Millionen Hektar.

Landlosenbewegung – die Opfer von Landgrabbing organisieren sich

Im „Sojagürtel“ von Südamerika werden hauptsächlich Sojabohnen für die europäische Tierhaltung angebaut. Dieser erstreckt sich über Brasilien, Paraguay und Argentinien. In riesigen Monokulturen werden hier mit hohem Einsatz von Pestiziden und Dünger gentechnisch verändertes Soja angebaut. Das Nachsehen haben zehntausende Bauern und Bäuerinnen, die von ihren Feldern vertrieben wurden. Denn je größer die Monokulturen sind, desto eher rentiert sich die kapitalintensive Landwirtschaft mit teurem Saatgut und High-Tech Landwirtschaftsmaschinen. Die Vertriebenen haben sich zu zahlreichen Landlosenbewegungen zusammengeschlossen. Die größten sind zum Beispiel die international ausgerichtete Organisation La Via Campesina (dt.: der bäuerliche Weg) oder in Brasilien die Movimento dos Sem Terra (dt.: Bewegung der Landarbeiter ohne Boden). Beide setzen sich für eine Landreform und eine gerechte Justiz ein. Sie kritisieren die Willkür von Polizei und Militär in den betroffenen Ländern und den Einfluss von großen multinationalen Agrarkonzernen auf Politik. Werden Feldfrüchte direkt gegessen (also vegan – ohne Umweg über Tiere) ist Flächenverbrauch nur ein Bruchteil im Vegleich mit Futtermittelanbau.

Vegan ist das konsequente Vegetarisch

Die Art und Weise wie wir uns ernähren hat großen Einfluss auf die Umwelt und die Lebensbedingungen der Menschen, die direkt oder indirekt von der Nahrungsmittelproduktion betroffen sind. Die Weg der Nahrungsmittel ist viel weiter als nur bis zum nächsten Supermarkt. Die Produktionskette vieler Nahrungsmittel (besonders von tierischen Produkten) reicht quer über den gesamten Globus. Die Änderung von einer fleischhaltigen Ernährungsweise hin zu einem vegetarischen Konsumstil geht in die richtige Richtung. Vegetarismus ist ein sinnvolles Übergangsstadium hin zum Veganismus. Wer vegan lebt, entscheidet sich konsequent für den Schutz von Menschenrechten, sowie Tier- und Umweltschutz.


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