KIMM-Plasmabrenner aus Südkorea soll Plastikabfall zu Benzol und Ethylen recyceln

Plastikabfall stapelt sich weiter, während das klassische Recycling kaum hinterherkommt.

In Südkorea behaupten Ingenieurinnen und Ingenieure nun, einen grundsätzlich anderen Weg gefunden zu haben.

Statt alte Flaschen und Verpackungen einzuschmelzen oder zu verbrennen, soll ein neues Plasmabrenner-System Kunststoff wieder in seine chemischen Grundbausteine zerlegen – schnell und mit deutlich geringeren Emissionen.

Eine riskante Wette auf plasma­basiertes Recycling

Kunststoff zählt inzwischen zu den hartnäckigsten Umweltproblemen weltweit. Die Sammelbehälter sind voll, doch ein erheblicher Anteil des eingesammelten Plastiks wird am Ende trotzdem verbrannt oder deponiert. Die Kluft zwischen dem, was die Öffentlichkeit unter „Recycling“ versteht, und dem, was die Industrie tatsächlich leisten kann, wird immer grösser.

Das Korea-Institut für Maschinenbau und Werkstofftechnik (KIMM) in Südkorea erklärt nun, ein „weltweit erstes“ Plasmabrenner-Verfahren entwickelt zu haben, das dieses Verhältnis verschieben könnte. Anstatt Plastikabfall als etwas zu behandeln, das man am besten energetisch verwertet, betrachtet das System den Abfall als Rohstoffquelle für neue Materialien.

„Diese Technologie wandelt gemischte Kunststoffabfälle direkt in Rohstoffe wie Benzol und Ethylen um – in wenigen Hundertstelsekunden.“

Laut KIMM kann die Technik gemischte Kunststoffströme verarbeiten, die Recyclinganlagen üblicherweise vor grosse Probleme stellen. Das Institut sagt, der Prozess zerlege diese Kunststoffe zu Benzol und Ethylen – beides Schlüsselchemikalien für die Herstellung neuer Kunststoffe und zahlreicher Industrieprodukte.

Warum herkömmliches Recycling immer wieder scheitert

Seit Jahrzehnten stützt sich die Kunststoffbranche vor allem auf mechanisches Recycling – und wenn das nicht funktioniert, auf Verbrennung oder Pyrolyse. Jede dieser Routen hat erhebliche Nachteile.

Grenzen des mechanischen Recyclings

Mechanisches Recycling – also Sortieren, Zerkleinern und erneutes Aufschmelzen – eignet sich nur für einen relativ kleinen Teil des Abfallstroms. Es gerät insbesondere dann an Grenzen, wenn:

• verschiedene Kunststoffarten miteinander vermischt sind,
• Verpackungen Farbstoffe, Etiketten, Mehrschichtfolien oder Essensreste enthalten,
• das Material bereits ein- oder zweimal recycelt wurde und dadurch an Qualität verloren hat.

Und selbst im Erfolgsfall kommt es häufig zum „Downcycling“: Aus klaren Flaschen werden matte Schalen, daraus dickere und weniger wertvolle Produkte – bis das Material am Ende wieder als Abfall endet.

Pyrolyse und Verbrennung: energieintensive Notlösungen

Bei der Pyrolyse werden gemischte Kunststoffe unter Sauerstoffmangel auf rund 600°C erhitzt. Statt eines sauberen chemischen Rohstoffs entsteht dabei meist ein schwer beherrschbares Gemisch aus schweren Rückständen, Wachsen, Ölfraktionen und Gas. Ein Teil lässt sich zu Kraftstoffen, ein Teil zu Chemikalien weiterverarbeiten – und ein Teil bleibt nur schwer nutzbar.

Die Verbrennung von Kunststoffen zur Energiegewinnung entfernt sich noch stärker vom Kreislaufgedanken. Bei der Verbrennung werden grosse Mengen an Treibhausgasen und toxischen Verbindungen freigesetzt; zudem müssen Asche sowie Rückstände aus der Abgasreinigung aufwendig behandelt werden. In beiden Fällen wird Kunststoff weniger als Werkstoff und mehr als Brennstoff betrachtet – und Emissionen werden über Jahrzehnte festgeschrieben.

„Zahlreiche Berichte, darunter der Greenpeace-Bericht von 2022, zeigen, dass das heutige Kunststoffrecycling mit der weltweiten Produktion nicht Schritt hält.“

Da die globale Kunststoffproduktion Jahr für Jahr steigt, wächst die Unzufriedenheit. Vor diesem Hintergrund stösst ein Verfahren, das Abfall wieder in hochwertige Moleküle zurückführt und dabei ein günstigeres Emissionsprofil verspricht, auf grosse Aufmerksamkeit.

So funktioniert der südkoreanische KIMM-Plasmabrenner

Das System von KIMM setzt auf Plasma – einen Materiezustand, in dem ein Gas ionisiert und elektrisch leitfähig wird. Im Reaktor werden Temperaturen zwischen 1.000°C und 2.000°C erreicht und damit deutlich höhere Werte als bei klassischer Pyrolyse.

Der gemischte Plastikabfall wird zuvor geschreddert, dann in den Reaktor eingebracht und trifft dort auf einen Plasmastrahl. Nach Angaben der Forschenden zerfällt das Material in etwa 0,01 Sekunden. Diese extrem kurze Reaktionszeit soll dazu führen, dass lange Polymerketten in kleinere, besser steuerbare Moleküle aufbrechen, bevor sich viele unerwünschte Nebenprodukte bilden können.

Benzol und Ethylen sind als Zielprodukte deshalb so relevant, weil sie am Anfang der modernen Petrochemie stehen. Aus Ethylen entstehen unter anderem Polyethylen, PVC und Ethylenglykol; Benzol ist eine Basis für Styrol, Vorläuferchemikalien für Nylon und viele Lösungsmittel. Im Grundsatz würde die Rückführung von Plastikabfall in genau diese Moleküle einen echten chemischen Kreislauf schliessen.

Prozess	Typische Temperatur	Hauptprodukte	Wichtigste Nachteile
Mechanisches Recycling	Below 300°C	Regranulat, Flocken	Qualitätsverlust, strenge Sortierung nötig
Pyrolyse	Up to ~600°C	Öl, Wachs, Gas, Rückstände	Komplexe Gemische, Emissionen, geringe Effizienz
Plasmabrenner (KIMM)	1,000–2,000°C	Benzol, Ethylen	Skalierung, Energiebedarf, Kosten noch unklar

Wasserstoff als Energieträger – und ein geringerer CO₂-Fussabdruck

Der Brenner nutzt Wasserstoff als Energieträger. In Plasmasystemen kann Wasserstoff helfen, den Lichtbogen zu stabilisieren und die Chemie im Reaktor gezielt zu beeinflussen. KIMM argumentiert, dass sich der gesamte Klima-Fussabdruck des Recyclings deutlich reduzieren lässt, wenn der Wasserstoff aus CO₂-armen Quellen stammt.

„Der wasserstoffbetriebene Plasmabrenner zielt auf ein Kunststoffrecycling mit sehr geringem CO₂-Fussabdruck ab – im Idealfall nahe null, wenn der Strom dekarbonisiert ist.“

Theoretisch würden damit zwei Transformationen zusammengeführt: die Erzeugung von dekarbonisiertem Wasserstoff und eine Kreislaufführung bei Kunststoffen. Strom aus dem Netz würde Elektrolyseure antreiben, die Wasserstoff produzieren. Dieser Wasserstoff würde den Plasma-Prozess speisen und könnte zudem in der entstehenden Gasphase auftauchen – und so wiederum in industrielle Prozesse zurückfliessen.

Wie gut das in der Praxis aussieht, hängt jedoch von Anlagendesign, Strommix und politischen Rahmenbedingungen vor Ort ab. Ein Plasma-Reaktor, der mit kohlelastigem Strom betrieben wird, dürfte kaum als klimafreundlich gelten. Eine Anlage, die an Offshore-Wind oder Kernenergie gekoppelt ist, wäre ein anderes Szenario.

Vom Laborversprechen zur industriellen Realität

Das KIMM-Team stellt den Plasmabrenner als „weltweit erste“ Lösung dar, die gemischte Kunststoffabfälle vollständig zu grundlegenden petrochemischen Bausteinen umwandelt. Eine solche Aussage wird genau geprüft werden. Chemieunternehmen, Anlagenbauer und Umweltorganisationen werden belastbare Kennzahlen einfordern: Ausbeuten, Energiebedarf pro Tonne, Nebenproduktströme und Kostenentwicklungen.

Im Zentrum steht dabei die Frage der Skalierung. Ein Laboraufbau, der Kilogramm pro Stunde verarbeitet, ist mit einer kommerziellen Anlage, die hunderte Tonnen pro Tag kontinuierlich umsetzt und dabei stark verschmutzten, uneinheitlichen Input verkraften muss, kaum vergleichbar.

Mögliche Vorteile für das Recycling-Ökosystem

Sollte sich die Technik im grossen Massstab wie angekündigt bewähren, wären mehrere Veränderungen denkbar:

• Die Sortierung könnte weniger strikt ausfallen, weil der Brenner gemischte Kunststoffe akzeptiert, die heute häufig in Deponie oder Verbrennung landen.
• Chemieunternehmen könnten sich inländische Quellen für Benzol und Ethylen sichern und wären weniger stark von Ölpreisschwankungen abhängig.
• Städte könnten Deponievolumen sowie den Einsatz von Müllverbrennungsanlagen reduzieren – mit Vorteilen für lokale Luftqualität und die öffentliche Gesundheit.

Gleichzeitig werden Betreiber weiterhin robuste Filter- und Gasreinigungssysteme benötigen, und Aufsichtsbehörden dürften vor Genehmigungen im grossen Stil detaillierte Emissionsdaten verlangen.

Einordnung in die weltweite Plastikkrise

International verhandeln Regierungen über ein globales Abkommen gegen Plastikverschmutzung, während Unternehmen Zusagen zu Recyclinganteilen und Abfallvermeidung machen. Viele dieser Versprechen stützen sich auf „fortschrittliche Recycling“-Technologien, die im industriellen Massstab bislang nicht ausreichend belegt sind.

Greenpeace und andere Organisationen warnen zudem, dass Hightech-Lösungen vom naheliegendsten Hebel ablenken könnten: weniger Plastik zu produzieren und zu nutzen. Ein Brenner, der Abfall in nützliche Moleküle verwandelt, löst nicht automatisch Überkonsum oder die Kultur der Einwegprodukte.

„Ohne eine Reduktion der Kunststoffproduktion riskieren selbst die effektivsten Recyclinginnovationen, dauerhaft hinterherzulaufen.“

Der südkoreanische Plasmabrenner passt als starkes, aber eben begrenztes Werkzeug in diese Debatte. Er setzt am Ende der Kette an – dort, wo Abfall bereits entstanden ist. Upstream-Probleme wie schwer recycelbare Mehrschichtfolien oder die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen, die Neuplastik billig und reichlich machen, werden dadurch nicht beseitigt.

Risiken, Zielkonflikte und worauf als Nächstes zu achten ist

Bei jeder Technologie, die bei 2.000°C arbeitet, drängen sich Fragen auf. Hohe Temperaturen bedeuten hohen Energieeinsatz – selbst dann, wenn ein grosser Teil dieser Energie aus sauberem Strom stammt. Ingenieurteams werden voraussichtlich versuchen, die Effizienz über Wärmerückgewinnung, optimierte Reaktorgeometrien und präzisere Prozessregelung zu steigern.

Ein weiterer Punkt ist die öffentliche Wahrnehmung. Gemeinden, die gegen Müllverbrennungsanlagen kämpfen, könnten „Plasma-Recycling“ als eine weitere Form der Abfallverbrennung interpretieren. Um Vertrauen aufzubauen, wird entscheidend sein, transparent zu erklären, was im Reaktor passiert, was am Schornstein austritt und wie die Produkte wieder in die Fertigung zurückgeführt werden.

Investorinnen, Investoren und Politik werden mehrere Meilensteine beobachten: Pilotanlagen, die über Monate stabil laufen, unabhängige Ökobilanzen sowie erste kommerzielle Vereinbarungen mit petrochemischen Unternehmen. Wenn diese Punkte zusammenkommen, könnte sich plasma­basiertes Recycling innerhalb des nächsten Jahrzehnts von einer Besonderheit zu Infrastruktur entwickeln.

Jenseits von Kunststoffen: breitere Einsatzfelder der Plasmatechnik

Plasma-Verfahren werden bereits in der Stahlherstellung, in der Halbleiterfertigung und in der Abfallbehandlung eingesetzt. Der südkoreanische Brenner deutet auf eine breitere Entwicklung hin: extrem hohe Temperaturen und gezielt eingestellte Chemie zu nutzen, um widerspenstige Materialien in wiederverwendbare Moleküle zu zerlegen.

Ähnliche Reaktoren könnten auch Verbundwerkstoffe, kontaminierte Biomasse oder gefährliche Industrieschlämme adressieren, für die es bislang kaum gute Entsorgungswege gibt. Jede Anwendung müsste separat abgestimmt werden, doch das Grundprinzip bleibt gleich: komplexe, gemischte Abfälle in einfachere Outputs umzuwandeln, die wieder in industrielle Kreisläufe zurückkehren.

Vorerst steht jedoch Kunststoff im Mittelpunkt. Der KIMM-Plasmabrenner ergänzt den Werkzeugkasten um einen auffälligen neuen Kandidaten – irgendwo zwischen Recyclinganlage und Chemieraffinerie. Ob daraus ein zentraler Baustein künftiger Abfallwirtschaft wird oder eine Nischenlösung bleibt, dürfte von der nächsten Welle an Daten, Demonstrationen und der öffentlichen Debatte abhängen.