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Kohlendioxid (CO2), eine farb- und geruchlose Verbindung aus Kohlenstoff und Sauerstoff, ist ein natürlicher Bestandteil der Erdatmosphäre . Es entsteht bei der Verbrennung kohlenstoffhaltiger Substanzen und als Produkt der Zellatmung von Lebewesen. Umgekehrt sind Pflanzen und manche Bakterien in der Lage, CO2 unter der Einwirkung von Sonnenlicht bei der Photosynthese zu binden und in Biomasse umzuwandeln. CO2 gilt als Treibhausgas . Das bedeutet, es absorbiert einen Teil der auf die Erde treffenden kurzwelligen Sonnenstrahlung und verhindert dessen Abstrahlung in die Atmosphäre. Andere Treibhausgase sind beispielsweise Methan, Ozon oder Fluorkohlenwasserstoffe. Die Treibhausgase erhöhen die mittlere Temperatur der Erdoberfläche von ca. -18 °C auf +15 °C (natürlicher Treibhauseffekt) und sind somit für das lebensfreundliche Klima auf der Erde mitverantwortlich. Durch einen Anstieg der CO2-Emissionen und den dadurch bedingten erhöhten Kohlendioxidgehalt in der Erdatmosphäre jedoch steigt die globale Temperatur. Dieser so genannte anthropogene - von den Menschen verursachte - Treibhauseffekt ist seit den 1990er Jahren als Ursache für den Klimawandel wissenschaftlich anerkannt . Als Folge der Erderwärmung nennen Klimaforscher das Schmelzen von Gletschern und des Polareises, das verstärkte Auftreten von Unwettern und den Anstieg des Meeresspiegels. Die Abfallwirtschaft leistet einen großen Beitrag zur Verminderung von Treibhausgasen.

Für den Einsatz von Altholz, Restholz oder Frischholz in Biomassekraftwerken oder der Holzwerkstoffindustrie ist zumeist eine Zerkleinerung des Materials notwendig. Durch mechanische Beanspruchung in ein- oder mehrstufigen Schredderanlagen entstehen so genannte Holzhackschnitzel mit den Abmessungen 120-300 x 10 x 10 Millimetern. Je nach Qualitätsanforderungen der Verwerter werden in einem weiteren Verarbeitungsschritt Fremdstoffe, wie Metalle, Nichtmetalle, Folien oder Staub, abgeschieden.

Die Magnetabscheidung ist eine Technik für die Trennung und Sortierung von Abfällen. Aus Materialströmen, die mit einem Förderband transportiert werden, entfernen Überbandmagnete oder Magnettrommeln ferromagnetisches Material, also im Wesentlichen eisenhaltige Stoffe. Bei der Altholzaufbereitung dienen Magnetabscheider dazu, Nägel und andere Störstoffe aus Eisen zu entfernen. Bei der Sortierung der Verpackungsleichtfraktion aus der haushaltsnahen Entsorgung werden Dosen aus Weißblech abgeschieden, bei der Aufbereitung von Altmetallen wird Stahlschrott von Nichteisenschrott getrennt.

In Deutschland wurden nach Angaben der Wirtschaftsvereinigung Stahl in Jahr 2020 etwa 30 Prozent des erzeugten Stahls mit dem Elektrostahlverfahren aus Schrott hergestellt. Zum Vergleich: Weltweit betrug der Anteil im Jahr 2020 Anteil 26,3 Prozent, in Europa 42,4 Prozent und in den USA rund 70,6 Prozent, zeigen die Daten von World Steel . Als Schmelzöfen werden sogenannte Lichtbogenöfen benutzt, in die Graphitelektroden eingeführt sind. Befüllt wird der Ofen mit Schrott. Beim Anlegen einer elektrischen Spannung entsteht zwischen Elektroden und Schrott ein Lichtbogen, der den Schrott zum Schmelzen bringt. Eine jüngere technische Entwicklung ist der Induktionsofen. Hier ist der Schmelztiegel mit einer Spule umwickelt, durch die hochfrequente Wechselströme geleitet werden. Durch die im Magnetfeld der Spule erzeugten Wirbelströme wird der eingesetzte Schrott schnell geschmolzen. Ein Vorteil dieser Verfahren ist die sehr geringe Verunreinigung des Stahls durch Reduktionsmittel. Daher eignet sich das Elektrostahlverfahren besonders gut zur Herstellung von Edelstahl und anderen hochlegierten Stählen. Ein weiterer Vorteil ist die Unabhängigkeit von Koks. Da Strom und Schrott beinahe überall erhältlich sind, konnten an neuen Standorten kleine, wenig kapitalintensive "Ministahlwerke" angesiedelt werden.

Das Kreislaufwirtschaftsgesetz (KrWG) ist zum 1. Juni 2012 in Kraft getreten und dient als das zentrale Bundesgesetz des deutschen Abfallrechts. Es ist die Weiterentwicklung des Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetzes aus dem Jahr 1996. Das Regelwerk, unterscheidet Abfälle zur Verwertung und Abfälle zur Beseitigung. Ein Gesetzesanhang erläutert, welche Abfälle unter diese Definitionen fallen. Zentral ist der Gedanke der Produktverantwortung. Nach dem Gesetz kann die Produktverantwortung sowohl durch gesetzliche Maßnahmen als auch durch freiwillige Selbstverpflichtungen der Hersteller und Vertreiber umgesetzt werden. Erstmals wurde im Kreislaufwirtschaftsgesetz eine fünfstufige Abfallhierarchie eingeführt. Sie orientiert sich an den Vorgaben der EU-Abfallrahmenrichtlinie. Demnach gilt für die Behandlung von Abfällen grundsätzlich die Rangfolge: 1. Vermeiden, 2. Vorbereitung zur Wiederverwertung, 3. Recycling, 4. Sonstige Verwertung, 5. Beseitigung. Ausnahmen davon sind ebenfalls in dem Gesetz beschrieben. Das Gesetz führte weitere Entsorgungspflichten ein. Unter anderem wurden die Kommunen in die Pflicht genommen, ab dem Jahr 2015 alle Bioabfälle getrennt zu erfassen. Heftig umstritten ist der Paragraf 17 zur gewerblichen Sammlung, der es privaten Unternehmen erheblich erschwert, Wertstoffe aus privaten Haushalten zu sammeln . Das KrWG wird durch eine Reihe von Rechtsverordnungen ergänzt, die die Bestimmungen des Gesetzes konkretisieren und ergänzen. Dazu zählen beispielsweise die Abfallverzeichnisverordnung, die Altholzverordnung, die Deponieverordnung, die Gewerbeabfallverordnung oder die Verpackungsverordnung. Ende 2020 wurde das Kreislaufwirtschaftsgesetzt erneut novelliert. Unter anderem wurden dabei höhere Recyclingquoten für Papier, Metall, Kunststoff, Glas und Siedlungsabfälle festgelegt. Außerdem gilt ab 2025 eine Getrenntsammelpflicht für Textilien und bei der Produktion von Neuware soll vor möglich Recyclingmaterial eingesetzt werden. Auch die Einwegkunststoffrichtlinien, die unter anderem das Verbot von Einwegprodukten wie Plastikbesteck und Plastikwattestäbchen vorsieht, wurde in das Gesetz eingearbeitet.

In einer Kreislaufwirtschaft sollen die eingesetzten Rohstoffe über den Lebenszyklus einer Ware hinaus wieder in den Produktionsprozess zurückgelangen . Die Überlegungen zum Kreislaufprinzip stützen sich auf die Tatsache, dass sowohl die natürlichen Ressourcen als Quelle von Rohstoffen als auch die zur Verfügung stehenden Deponierungsmöglichkeiten für die unvermeidlichen Abfall- und Reststoffe industrieller Produktion als stoffliche Senken endlich sind. Kreislaufwirtschaft nimmt daher den Kreislauf in der Natur zum Vorbild und versucht, durch intelligente Nutzung Stoffe und Energie möglichst lange, ökologisch und sozial sinnvoll zu verwenden. Das Prinzip der Kreislaufwirtschaft ist im Kreislaufwirtschaftsgesetz verankert, sowie in den entsprechenden Verordnungen zu Verpackungen, Batterien, Elektro- und Elektronik-Geräten, Altfahrzeugen, Altöl u.a.

In Deutschland fallen nach Angaben des Umweltbundesamts jährlich über 6 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle an – 2019 etwa waren es 6,28 Millionen Tonnen. Etwa 14,8 Prozent dieser Abfälle stammten im Jahr 2019 aus Produktion und Verarbeitung. Die restlichen 85,2 Prozent entstanden durch den Ge- und Verbrauch von Kunststoffverpackungen oder anderen Kunststoffprodukten. Letztere werden als Post-Consumer-Kunststoffe bezeichnet, also Kunststoffabfälle, die durch den privaten oder gewerblichen Endverbraucher (z.B. in Büros) entstehen und nicht der Produktion eines anderen Produktes dienen.

Unter Recyclingquote wird eine Beziehungszahl verstanden, die ausdrücken soll, zu welchem Anteil ein Stoff oder Abfall stofflich recycelt wird . Für einige Abfallströme gibt es gesetzlich vorgegebene Recyclingquoten, die nicht unterschritten werden dürfen. Welche Bezugszahlen für die Berechnung genau verwendet werden, ist allerdings ebenso vielfältig wie umstritten. Bisher gibt es keine allgemeingültige Berechnungsart von Recyclingquoten . So wird die Recyclingquote beispielsweise errechnet, indem die Menge von in Verkehr gebrachten Gütern/Stoffen ins Verhältnis zu der Menge der recycelten Abfälle derselben Stoffgruppe gesetzt wird. Diese Zahlen sind aber vor allem bei den Stoffen nicht repräsentativ, die eine lange Lebensdauer haben. Beispielsweise werden jährlich viele Photovoltaikmodule verkauft, es fallen aber bisher nur wenige davon als Abfall an – die Recyclingquote fällt also in Bezug auf die in Verkehr gebrachte Menge sehr klein aus. Das statistische Bundesamt berechnet bislang die meisten Recyclingquoten, indem es die Inputmenge aller stofflichen Behandlungsanlagen durch das gesamte Abfallaufkommen teilt. Auch dieser Ansatz ist umstritten, da nicht berücksichtigt wird, wenn das Inputmaterial bei stofflichen Behandlungsanlagen auch Mengen enthält, die nicht recycelt werden können. Für die Verwertung von Siedlungsabfällen wurde in der novellierten EU-Abfallrahmenrichtlinie eine outputbasierte Berechnungsmethode festgelegt. Das heißt: Es gilt nicht, wie viel Abfall in eine Verwertungsanlage gebracht wird, sondern welche Mengen tatsächlich aus der Verwertungsanlage auch wieder recycelt rauskommen – also der Output.

Die Abkürzung PPK steht für Papier, Pappe und Karton und umfasst grob alle Produktionsarten der Zellstoff- und Papierfabriken. Laut Verband Deutscher Papierfabriken wurden im Jahr 2020 in Deutschland 21,4 Millionen Tonnen PPK hergestellt. Darunter fallen grafische Papiere, Verpackungen, Hygiene-Papier und PPK für technische Zwecke und spezielle Verwendungen. Ein Großteil von PPK wird in Deutschland recycelt. Die Rücklaufquote lag nach Angaben des Umweltbundesamts 2019 bei 78 Prozent . In neuen Papiererzeugnissen wird inzwischen sehr viel Altpapier eingesetzt: die Quote betrug 2019 etwa 78 Prozent. Besonders hoch ist der Altpapiereinsatz in Verpackungen und bei Wellpappenpapieren. Für einen Teil der Papiere – die Verpackungen – sind dem Gesetz nach die Dualen Systeme für Entsorgung und Recycling zuständig. Sie schließen mit den jeweiligen Kommunen sogenannte Abstimmungsvereinbarungen, um zu klären, wer das Altpapier abholt und wie der Anteil der Systembetreiber berechnet wird.

Das im Hochofen gewonnene Roheisen enthält einen Kohlenstoffanteil von drei bis 4,5 Prozent und ist daher zum Schmieden, Walzen oder Pressen zu spröde. Der Kohlenstoff und weitere Elemente müssen deshalb weitgehend aus dem Roheisen entfernt werden. Das heute dazu weltweit übliche Verfahren ist das Oxygenstahlverfahren. Etwa 70 Prozent des in Deutschland produzierten Stahls wird nach Angaben der Wirtschaftsvereinigung Stahl mit dem Oxygenstahl- oder Sauerstoffblasverfahren hergestellt . Dabei wird das flüssige Roheisen in einen großen, schwenkbaren, als Konverter bezeichneten Behälter gefüllt. Über eine wassergekühlte Lanze wird Sauerstoff mit Überdruck auf das flüssige Eisen geblasen. Das Aufblasen dauert etwa 20 Minuten, wobei sich die Mischung von rund 1.150 auf 1.650 Grad erhitzt. Zu Kühlzwecken werden bis zu 30 Prozent Schrott beigemischt. Durch den Sauerstoff werden die Begleitstoffe oxidiert. Die entstehenden gasförmigen Oxide entweichen in einen Abgaskamin, feste und flüssige Oxide lagern sich an der Oberfläche der Schmelze ab. Die Schlacke und die Stahlschmelze werden getrennt voneinander abgestochen , d.h. aus dem Konverter in einen Transportkübel gegossen. Der gewonnene Stahl hat einen Kohlenstoffanteil von maximal 1,7 Prozent.