Fab Academy Junior Kunststoff Recycling-Rallye

In dieser Einheit lernen die Teilnehmer*innen verschiedene Sorten Kunststoffe zu erkennen und trennen. Sie lernen den Recyclingkreislauf kennen und recyclen selbstständig Plastik.

Dabei erzeugen sie mittels Spritzgussverfahren Objekte, die sie auch mitnehmen dürfen.

Dieser Workshop stammt Ursprünglich aus der Grand Garage

Eckdaten

Dauer	90-120min
Gruppengröße	bis 12 Teilnehmer*innen
Alter	8-12 Jahre
Betreuung	1 Trainer*in á 12 TN
Raum	School of Makers, große Tischinsel, Spritzgussmaschiene + 2 Tische

Ziele dieser Einheit

• Erkennen was alles aus Kunststoff ist
• Wie vielseitig ist Kunststoff
• Welche Probleme bringt Kunststoff
• Wie werden meine Alltagsgegenstände hergestellt?

Vorab

Der Workshop läuft in zwei Blöcken ab und ist damit auch für größere Gruppen parallelisierbar.

Ablauf

Eintreffen		5min	Anmerkungen
Was machen wir heute?
	Wir werden etwas über Plastik und Recycling lernen
Experimente		45min
	My Plastic World
	Warum ist das alles aus Kunststoff?
	Kunststoffe unterscheiden I
	Kunststoffe unterscheiden II
	Kunststoffe unterscheiden III

Materialliste

• Geschreddertes Plastik in Dosen (PLA, PETG, ABS, HDPE, PP)
• 4 Glaskrüge oder große Bechergläser ~1L Volumen
• 4 langstielige Teelöffel
• Salz
• Kosmetika mit Mikroplastik (zb. Neutrogena Peeling)
• Große Wanne halb mit Wasser gefüllt
• Einige Stücke alte und saubere synthetische Textilien, am besten grelle Farben
• Schilde mit Recyclingsymbolen (PET, PE-HD, PVC, PE-LD, PP, PS)
• Gewaschener Plastikmüll, jedes Stück hat irgendwo ein Recyclingsymbol
• Schutzbrille & Schutzhandschuhe, 1Stk. pro TN
• 3-4 Sets an Schraubenschlüssel für die Spritzgussformen
• 1 Becher pro TN
• Kunststoff zum Spritzgießen, vorzugsweise PP in mehreren Farben.

Werkzeuge und Geräte

• Mikroskop
• Spritzgussmaschine
• Schredder
• Spritzgussformen & Schrauben
• Feinwaage

Benötigte Unterlagen

• Schummelzettel Green Peace zu Plastik in Kosmetik https://drive.google.com/file/d/15xhkiOym9eIJsoUJdOZ98AImEjbDEJVe/view?usp=sharing

Vorbereitung

Im Workshopraum wird die große Tischinsel aus 4 Tischen aufgebaut.

Darauf werden 4 Krüge halb mit Wasser gefüllt vorbereitet, dazu 4 langstielige Teelöffel, Dosen mit geschreddertem Kunststoff, Salz, Mikroplastik haltige Kosmetika sowie die Recyclingschilder und das Mikroskop.

Die Spritzgussmaschine wird vorgeheizt, am Tisch daneben wird die persönliche Schutzausrüstung, Material für Spritzguss und Becher vorbereitet

Ablauf

Experimente

Je nach zur Verfügung stehender Zeit und Altersgruppe können hier Experimente weg gelassen und angepasst werden.

My Plastic World:

Gemeinsam sammeln die TN: Was haben wir heute alles dabei, was aus Kunststoff ist? (Kleidung, Schuhe, Schultasche, Jausenbox, Brille, Handy,….)

Alle Gegenstände auf den Tisch legen.

Warum ist das alles aus Kunststoff?

Eigenschaften von Kunststoff besprechen, Vor- und Nachteile von Kunststoff sammeln (Vorteile: z.B. leicht, robust, flexibel, vielseitig verwendbar, günstig,…

Nachteile: z.B. Rohstoff Erdöl, Energieaufwand in der Herstellung, vor allem aber Müllthematik – durch Langlebigkeit (PET-Flasche ca. 450 Jahre), Mikroplastik, gesundheitsschädliche Zusatzstoffe….

Kunststoffe unterscheiden I: Der Recycling-Code

Diverser Kunststoff untersuchen auf Recycling-Codes, zuordnen. Falls vorhanden selbst mitgebrachte Kunststoffe verwenden.

Kunststoffe unterscheiden II: Experiment Schwimm-Sink-Verfahren

Dieses Trennverfahren findet sich auch beim industriellen Kunststoffrecycling. Es ist dort unter dem Schwimm-Sink-Verfahren bekannt.

Aufgabe: Ein Glaskrug oder Glaskolben wird mit Wasser gefüllt. Gib jeweils zwei Arten Kunststoff-Granulat in ein Glas mit Leitungswasser, umrühren, beobachten. Was passiert? Eventuell TN davor raten lassen was passiert. Schwimmt es? Sinkt es?

Gute Kombinationen PP und PLA, oder PETG und ABS.

Beobachtung: PP und PE schwimmt. PETG, PLA und ABS sinkt.

Deutung: PP und PE schwimmt auf Leitungswasser, weil seine Dichte geringer ist als die vom Wasser. PETG, PLA und ABS dagegen haben eine höhere Dichte und schwimmen nicht.

Erkenntnis: Kunststoffe werden meist als „leicht“ charakterisiert, haben aber je nach Art eine unterschiedliche Dichte und verhalten sich somit unterschiedlich in Wasser (schwimmen/schweben/sinken). Ein weiterer wichtiger Faktor ist der Salzgehalt des Wassers.

Zur Ermittlung der Dichte sind im Allgemeinen die Masse und das Volumen zu bestimmen (Dichte = Masse / Volumen). Kunststoffe besitzen im Vergleich mit anderen Werkstoffen eine relativ geringe Dichte. Die Polyolefine schwimmen auf Grund der kleineren Dichte im Wasser und aus diesem Grund ist es auch möglich, sie von anderen Kunststoffen z. B. beim Recycling zu trennen.

Quellen:

http://unterrichtsmaterialien-chemie.uni-goettingen.de/material/5-6/V5-667.pdf

https://uol.de/f/5/inst/icbm/ag/geoe/download/Muellkoffer_Lehrmaterial_Web_Experimentsammlung.pdf

Kunststoffe unterscheiden III: Experiment Erweitertes Schwimm-Sink-Verfahren

Jetzt gibt es ein Problem, PP und PLA lässt sich durch den Dichteunterschied in Wasser einfach trennen. Aber PETG und ABS ist beides abgesunken, wie können wir dieses Trennen?

Übliche Vorschläge der Gruppe: Händisch/Maschinell Sortieren, Filtern (also nach Größe abscheiden), Rotieren (also Zentrifugieren)

Die Lösung für dieses Experiment ist Salz!

Frage: Kennt ihr das Tote Meer? Was macht es so besonders?

Probieren wir das! 6-10 TL Salz ins Wasser geben und gut umrühren.

Wenn Salz zu Wasser hinzugefügt wird, löst sich das Salz und macht das Wasser schwerer, dadurch hat es plötzlich höhere Dicht als ABS und dieses schwimmt oben.

Diverse Dichten:

Wasser 1g/cm3

Gesättigtes Salzwasser 1.2g/cm3 je nach Salzgehalt

Olivenöl 0.918g/cm3

Sonnenblumenöl 0.925g/cm3

Rapsöl 0.913g/cm3

Material	Dichte [g/cm3]	Verhalten in Wasser
PLA	1.3	Sinkt
PETG	1.29	Sinkt
PP	0.9	Schwimmt
PC	1.2	Sinkt
ABS	1.05	Sinkt (SALZ)
HDPE	0.961	Schwimmt
LDPE	0.91 - 0.93	Schwimmt
PS	0.96 - 1.05

Mikroplastik I: Experiment Mikroplastik in Kosmetik

Verschiede Kosmetikprodukte untersuchen, Inhaltsstoffe lesen – Wo ist Mikroplastik drinnen?

„Schummelzettel“ von Greenpeace austeilen – Ist es jetzt leichter möglich?

(Lösung: Deep Clean von Neutrogena, enthält „Acrylates Crosspolymer-4“)

Vermische ein erbsengroßes Stück des Kosmetikprodukts mit 50 ml Wasser. Filtriere es durch einen Kaffeefilter. Scheide ein Stück Filter aus und analysiere es unter dem Mikroskop. Kannst du Mikroplastik erkennen?

Weniger Zeitaufwendig, wenn einfach nur ein Produkt mit Mikroplastik ausgeteilt und in Wasser gelöst wird.

Mikroplastik II: Experiment - Mikroplastik in Textilien

Synthetische Textilien werden in großen Bottich gegeben, der mit Leitungswasser aufgefüllt wird. Nun soll der Waschvorgang einer Waschmaschine simuliert werden, indem für einige Zeit (je länger, desto mehr Fasern lösen sich) kräftig mit den Händen "gewaschen" wird. Nun wird ein Teil des Wassers durch einen Filter geleert. Je mehr Wasser durch geleert wird, desto mehr Fasern sieht man später.

Jetzt unter dem Mikroskop ansehen. Findet ihr Kunststofffasern?

Reflexion: Was sind eure Schlussfolgerungen zu diesem Experiment?

Erkenntnis: Beim Waschen unserer Kleidung, die oftmals ganz oder zu einem Teil aus Kunststoff besteht (z.B. Polyester, Elastan, Polyamid, Polyacryl, Nylon) lösen sich tausende kleine Fasern und gelangen ins Waschwasser und dadurch ins Abwasser. Nur wenige Klärwerke können auch Mikroplastikpartikel aus dem geklärten Wasser filtern. So können die Fasern in unsere Flüsse und dadurch ins Meer gelangen, wo sie von Kleinstlebewesen aufgenommen werden können. Auch im Klärschlamm, der in vielen Ländern als Dünger auf Ackerflächen verteilt wird, findet man hohe Mengen Mikrofasern. Durch das Pflügen gelangen die Mikrofasern dann auch ins Erdreich.

Quelle:

https://uol.de/f/5/inst/icbm/ag/geoe/download/Muellkoffer_Lehrmaterial_Web_Experimentsammlung.pdf

Spritzguss

Kurze Erklärung Maschinen & Arbeitssicherheit

Maschinen von Plasticpreneur:  Seit 2019 in Klagenfurt aus einem Maker Space heraus gegründet entwickelt und baut diese Small Scale Maschinen. Zertifiziert, elektrisch abgesichert (gegen Überhitzung), leicht zu reparieren und zu transportieren.

Arbeitssicherheit:

Symbole erklären & Gefahren hinweisen:

Spritzguss: Handschuhe und Schutzbrille

Schredder: Keine Handschuhe

• Befüllen Spritzguss-Maschine: Flakes nach und nach einfüllen und mit Kolben nachstopfen bis ganz voll
• dann durcherhitzen / schmelzen (15 min), dieser Schritt kann auch schon vorbereitet werden um Zeit zu sparen
• In der Wartezeit: Formen herzeigen und Funktionsweise erklären. Ev. shreddern ausprobieren
• In der Wartezeit: Spiel, wie viel Granulat braucht ein Kreisel/Karabiner? TN füllen ihre Becher mit Kunststoff und dann wird gewogen.
• Spritzgussformen vorbereiten: u.a. 2x Kreisel, 4x Karabiner
• Spritzgießen der Formen
  • Achtung: jede Person, Handschuhe und Schutzbrille verwenden!
  • Achtung: Schnell arbeiten, wenn Form voll ist - 5Sek. halten
  • Immer zwei TN gleichzeitig an einer Form arbeiten
• Werkstück aus Spritzgussform herausnehmen