Einschmelzen, spalten oder verbrennen: Welcher Weg passt zu welchem Abfall?
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Übungsaufgaben
Zehn Übungen zum Klicken, Zuordnen, Rechnen und Knobeln — von AFB I bis AFB III, mit einer Mix-Aufgabe aus früheren Unterkapiteln und einer Trickaufgabe. Jede Übung gibt sofort Rückmeldung; bei Schwierigkeiten helfen die gestuften Tipps.
A1
Drei Wege
AFB I
Ordnen Sie die Verfahren dem passenden Verwertungsweg zu.
Ziehen Sie jede Karte in den passenden Korb — oder wählen Sie sie mit Enter aus und drücken Sie dann die Ziffer des Korbs (0 legt sie zurück).
1werkstofflich
2rohstofflich
3energetisch
Werkstofflich bleiben die Makromoleküle erhalten, rohstofflich werden sie in kleine Moleküle gespalten, energetisch wird nur die Verbrennungswärme genutzt.
Bleiben die Ketten erhalten, werden sie gespalten oder verbrannt?
Je zwei Verfahren pro Weg.
A2
Recycling im Check
AFB I
Entscheiden Sie, ob die Aussagen stimmen.
5 Aussagen nacheinander. Eine falsche Einschätzung reicht — dann starten Sie die Serie mit „Neue Runde“ neu.
Aussage 1 von 5
Stoffliche Verwertung schont Rohstoffe; energetische Verwertung nutzt nur die Wärme.
Pyrolyse: „pyr“ = Feuer, aber ohne Luft.
Zwei Aussagen sind falsch.
A3
Der Recyclingcode
AFB I
Auf Verpackungen steht ein Dreieck mit Nummer. Ordnen Sie jeder Nummer den Kunststoff zu.
Klicken Sie links einen Eintrag an und dann rechts den passenden — es entsteht eine Verbindungslinie. Mit der Tastatur: Enter zum Auswählen, ↑/↓ zum Wandern.
Die Codes 01 bis 06 bezeichnen die sechs wichtigsten Verpackungskunststoffe; 07 steht für „andere“. Der Code erleichtert das sortenreine Trennen — Voraussetzung für hochwertiges Rezyklat.
01 ist der Flaschenkunststoff.
Die beiden PE-Sorten liegen nicht nebeneinander.
A4
Joghurtbecher im Müllheizkraftwerk
AFB II
1,00 t Polystyrol (Repetiereinheit \(\ce{C8H8}\)) wird vollständig verbrannt. Berechnen Sie Schritt für Schritt (\(M(\ce{C}) = 12{,}01\), \(M(\ce{H}) = 1{,}008\), \(M(\ce{CO2}) = 44{,}01\), \(M(\ce{H2O}) = 18{,}02\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)).
Rechnen Sie die Kette Schritt für Schritt: Erst wenn ein Schritt stimmt, wird der nächste freigeschaltet. Enter prüft. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt, negative Werte mit Minuszeichen.
molare Masse der Repetiereinheitg/mol
Masse Kohlenstoffdioxidt
Masse Wassert
\(\ce{C8H8 + 10 O2 -> 8 CO2 + 4 H2O}\). \(n = 10^{6}\,\mathrm{g}/104{,}15\,\mathrm{g\,mol^{-1}} = 9601\,\mathrm{mol}\); \(m(\ce{CO2}) = 8\cdot 9601\cdot 44{,}01\,\mathrm{g} = 3{,}38\,\mathrm{t}\); \(m(\ce{H2O}) = 4\cdot 9601\cdot 18{,}02\,\mathrm{g} = 0{,}692\,\mathrm{t}\). PS liefert wegen des hohen Kohlenstoffanteils mehr \(\ce{CO2}\) pro Tonne als PE.
Stellen Sie zuerst die Verbrennungsgleichung für eine Repetiereinheit auf.
Eine Repetiereinheit liefert 8 CO₂ und 4 H₂O.
A5
Polypropen verbrennt
AFB II
Stellen Sie die Gleichung für die vollständige Verbrennung zweier Repetiereinheiten von PP (\(\ce{C3H6}\)) auf.
Klicken Sie die Bausteine in der richtigen Reihenfolge an — sie wandern nacheinander in die Plätze. Ein Klick auf einen belegten Platz gibt den Baustein zurück.
Je Repetiereinheit 3 C → 3 CO₂ und 6 H → 3 H₂O; Sauerstoffbedarf \(3 + 1{,}5 = 4{,}5\) O₂, verdoppelt 9 O₂.
Erst C und H ausgleichen, zuletzt O.
Rechts stehen 6·2 + 6·1 = 18 O-Atome.
A6
PET chemisch zerlegen
MixAFB II
Erläutern Sie die rohstoffliche Verwertung von PET mit Natronlauge. Drei Wörter bleiben übrig.
Wort anklicken, dann Lücke anklicken (oder umgekehrt) — mit Tab und Enter geht es genauso. Ein Klick auf eine gefüllte Lücke legt das Wort zurück.
Bei der Verseifung von PET werden die durch Wasser gespalten (); es entstehen Ethandiol und in der Natronlauge das Salz der Säure mit dem -Ion. Gibt man danach Salzsäure zu, nehmen die Carboxylatgruppen auf, und die schwerlösliche fällt aus. Sie kann erneut zu PET kondensiert werden.
Übrig bleiben „Amidbindungen“, „Radikale“ und „Elektronen“. Esterspaltung (5.2.3) und Protonenaufnahme durch eine Base (3.1.1) machen aus Altflaschen wieder reine Monomere — ohne Qualitätsverlust.
PET ist ein Polyester.
Carboxylat-Ion + H₃O⁺ → Carbonsäure + H₂O.
A7
Grenzen des Einschmelzens
AFB II
Erklären Sie, warum werkstoffliches Recycling nicht für alle Abfälle funktioniert: Wählen Sie alle zutreffenden Aussagen.
Mehrere Antworten sind richtig. Markieren Sie alle zutreffenden und klicken Sie dann auf „Prüfen“.
Das Rezyklat hat dieselben Makromoleküle, aber oft kürzere Ketten und Verunreinigungen — darum ist sortenreine, saubere Sammlung entscheidend.
Denken Sie an Vernetzung, Sortenreinheit und Kettenlänge.
Vier Aussagen sind richtig.
A8
Ein Zeitungsartikel
AFB III
Überprüfen Sie die Aussagen aus einem Zeitungsartikel über Kunststoffverwertung und markieren Sie die falschen.
In diesem Text stecken Fehler. Klicken Sie genau die falschen Zeilen an — die richtigen müssen stehen bleiben.
Stoffliche Verwertung erhält den Kohlenstoff nur dann im Kreislauf, wenn das Produkt wieder als Werkstoff oder Rohstoff genutzt wird.
Recycling heißt: Der Stoff wird wieder zu einem Produkt.
Drei Zeilen sind falsch.
A9
Die Wege im Vergleich
AFB III
Vergleichen Sie die drei Verwertungswege: Kreuzen Sie an, was jeweils zutrifft.
Setzen Sie in jeder Zeile so viele Kreuze, wie zutreffen — es können mehrere, eines oder keines sein. Enter setzt und löscht.
Merkmal
werkstofflich
rohstofflich
energetisch
Makromoleküle bleiben erhalten
Kohlenstoff bleibt im Stoffkreislauf
setzt bei der Verwertung selbst Kohlenstoffdioxid frei
benötigt möglichst sortenreine, saubere Abfälle
spaltet die Makromoleküle
Auch die Verbrennung zerstört die Makromoleküle — aber bis zu CO₂ und Wasser. Die rohstoffliche Verwertung spaltet nur bis zu kleinen, wieder verwendbaren Molekülen und verträgt eher Mischabfälle.
Zwei Zeilen haben zwei Kreuze.
Verbrennen spaltet ebenfalls — nur bis zum Ende.
A10
Trickaufgabe: PVC im Ofen
TrickAFB III
1,00 t PVC (Repetiereinheit \(\ce{C2H3Cl}\), \(M = 62{,}50\,\mathrm{g\,mol^{-1}}\)) wird verbrannt. Bestimmen Sie die Masse an Kohlenstoffdioxid in Tonnen.
Rechnen Sie selbst und tragen Sie das Ergebnis ein — Enter prüft direkt. Dezimalzahlen mit Komma oder Punkt.
t
\(n = 10^{6}/62{,}50 = 16\,000\,\mathrm{mol}\); je Repetiereinheit 2 CO₂: \(m = 32\,000\cdot 44{,}01\,\mathrm{g} = 1{,}41\,\mathrm{t}\). Die Falle: „Kunststoff liefert gut 3 t CO₂ pro Tonne“ gilt nur für reine Kohlenwasserstoffe wie PE. Mehr als die Hälfte der PVC-Masse ist Chlor — es entsteht zusätzlich Chlorwasserstoff.
Rechnen Sie mit der Repetiereinheit von PVC, nicht mit der von PE.
