Heute ist globaler Recyclingtag. Ressourcen stehen heute mehr denn je auf der Agenda von Politik und Wirtschaft. Vor allem beim nachhaltigen Umgang mit Kunststoffen wurden inzwischen große Fortschritte erzielt. Fast täglich berichtet die Fachzeitschrift Plastverarbeiter über mechanische und chemische Recyclingtechnologien, über neue, nachhaltigere Kunststoffe und über Verarbeitungstechnologien für Kunststoffrezyklate. Wir haben die spannendsten Neuigkeiten zum Global Recycling Day für Sie zusammengefasst.

Die Methode gibt eine Antwort auf die Frage, wie gut sich Kunststoffverpackungen für das Recycling eignen. (Bildquelle: iStock.com/FabrikaCr)

Kunststoffe und Kunststoffverpackungen leisten bereits in der Nutzungsphase einen Beitrag zum Klimaschutz. Sie schützen Produkte und verursachen im Vergleich zu anderen Materialien oft deutlich weniger CO2-Emissionen. Ihre Ausgewogenheit wird noch besser, wenn Kunststoffe nach Gebrauch immer wieder verwendet werden. Das Recycling von Kunststoffabfällen und der Einsatz von Kunststoffrezyklaten in neuen Produkten schont nicht nur Primärrohstoffe, sondern spart auch Energie und CO2-Emissionen im Vergleich zur Herstellung aus Erdöl.

Unter anderem aus diesem Grund sind die Zielvorgaben für das Recycling von Kunststoffverpackungen sehr ambitioniert und können nicht automatisch erreicht werden. Und doch ist es uns 2019 gemeinsam gelungen, den Anteil stofflich recycelter Kunststoffverpackungen um nicht weniger als 50 Prozent zu steigern, berichtet die IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen eV

Als sie im November 2020 ihren „Jahresbericht Transparenz im Verpackungsrecycling“ vorstellten, sprachen die Zentralstelle für Verpackungsregister (ZSVR) und das Umweltbundesamt sogar von einer Trendwende. Zu dieser Entwicklung haben das Engagement von Herstellern und Verbänden, aber auch gesetzliche Bestimmungen wie das 2019 in Kraft getretene Verpackungsgesetz beigetragen.

Aber auch Verbraucher, die Verpackungen zuerst sammeln und sortieren, haben ihren Beitrag geleistet. Sie sind ein wichtiger Garant dafür, dass die dualen Systeme jährlich rund 6,2 Millionen Tonnen Verpackungsmüll sammeln. 2,5 Millionen Tonnen davon sind Leichtverpackungen. Über den Gelben Sack oder die Gelbe Tonne gelangen sie in den Recyclingkreislauf, heißt es in der Mitteilung des Verbandes.

Ein Großteil des gesammelten Kunststoffs, sei es aus Produktionsresten oder aus Konsumabfällen, kann maschinell verarbeitet werden, um daraus Kunststoffrezyklate herzustellen. Inzwischen wurden jedoch einige chemische Verfahren entwickelt, die die Reststoffe in ihre wertvollen Kohlenstoffbestandteile zerlegen.

Hier stellen wir Ihnen die wichtigsten Verfahren zum chemischen Recycling von Kunststoffen vor:

Neben dem mechanischen Recycling von Kunststoffen gibt es auch zahlreiche ergänzende Verfahren. (Bild: Visual Generation - stock.adobe.com)

Welche Vorteile bietet das neue Kreislauf-Recycling von polyethylenähnlichen Materialien? Chemiker der Universität Konstanz um Prof. Dr. Stefan Mecking haben ein energiesparendes Verfahren zum chemischen Recycling von polyethylenähnlichen Kunststoffen entwickelt. Die Technologie nutzt die „Sollbruchstellen“ auf molekularer Ebene, um die Polymerketten des Polyethylens zu trennen und in ihre molekularen Grundbausteine ​​zu zerlegen. Die kristalline Struktur und die Materialeigenschaften bleiben unberührt. Die Forscher sehen diese Kunststoffklasse für den 3D-Druck gut geeignet. Das neue Verfahren arbeitet nur bei rund 120 °C, ist deutlich energieeffizienter als etablierte Verfahren und hat eine Rückgewinnungsrate von rund 96 % des Rohstoffs. Die Tests wurden an Polyethylen auf Basis von Pflanzenöl durchgeführt. Außerdem demonstrierten die Chemiker das chemische Recycling von Gemischen anderer typischer Kunststoffabfälle. Die Eigenschaften der dabei erhaltenen Materialien sind denen der Ausgangsmaterialien gleich. Die Forschungsergebnisse wurden am 17. Februar 2021 im Wissenschaftsjournal Nature veröffentlicht. (Bild: AG Mecking, Universität Konstanz)

Was ist Chemcycling? BASF, Ludwigshafen, hat das Projekt Chemcycling ins Leben gerufen, um mit Partnern entlang der Wertschöpfungskette hochwertige Produkte aus chemisch recycelten Kunststoffabfällen im industriellen Maßstab herzustellen. Im thermomechanischen Prozess der Pyrolyse werden Kunststoffabfälle in Pyrolyseöl umgewandelt. Dieses wird bei BASF in den Produktionsverbund eingespeist und spart so fossile Rohstoffe. Die hergestellten Produkte haben exakt die gleichen Eigenschaften wie Produkte aus fossilen Rohstoffen. (Bild: BASF)

Was ist die iCycle-Plattform? Auch Fraunhofer Umsicht, Sulzbach-Rosenberg, arbeitet mit dem Pyrolyseverfahren. Für den Betrieb des Systems haben die Forscher neuartige Wärmetauschertechnologien entwickelt, die eine hohe Energieeffizienz und eine sehr gute Wärmeübertragung auf das eingebrachte Material ermöglichen. Im Fokus der Forschungsaktivitäten stehen problematische, stark verunreinigte oder belastete und schwer recycelbare Kunststoffe und Verbundwerkstoffe sowie die Aufbereitung und Reinigung von Pyrolyseölen. Anlagen stehen im Demonstrationsmaßstab zur Verfügung. (Bild: Fraunhofer Umsicht)

Was ist der Upcycling-Prozess? Die 3M-Tochter Dyneon, Burgkirchen, bezeichnet den Pyrolyseprozess von Fluorpolymeren als Upcycling-Verfahren und gewinnt jährlich aus bis zu 500 t Fluorpolymer-Abfall neuen Kunststoff. (Bild: 3M)

Was ist das OMV Reoil-Projekt? Auch die OMV, Schwechat, widmet sich im Projekt Reoil dem chemischen Recycling von Kunststoffen. In der Pilotanlage der Raffinerie in Österreich werden die Kunststoffabfälle durch Eindampfen zu synthetischem Rohöl recycelt und anschließend durch chemische Prozesse zu kleineren Ketten wieder zusammengeführt. An diesem Industriestandort, der zu den größten Kunststoffproduktionsstandorten Europas zählt, befindet sich Borealis, das mit petrochemischen Rohstoffen versorgt wird. Gemeinsam wollen die beiden Unternehmen das chemische Recycling von Post-Consumer-Kunststoffen vorantreiben. Die Verarbeitungskapazität der Pilotanlage beträgt 100 kg/h, was 100 l synthetischem Rohöl entspricht. Dieser wird im Sinne der Kreislaufwirtschaft entweder zu Rohstoffen für die Kunststoffindustrie oder zu Kraftstoffen verarbeitet. (Bild: OMV)

Was ist der Creasolv-Prozess? Das Fraunhofer IVV, Freising, hat das dreistufige Creasolv-Verfahren entwickelt. Die Wahl des geeigneten Lösungsmittels bestimmt, welches Polymer aus dem geschredderten Kunststoffabfall entfernt und recycelt werden soll. Um eine hohe Reinheit zu erreichen, wird die erhaltene Lösung weiter gereinigt. Im dritten Schritt wird der isolierte Kunststoff gefällt und beispielsweise zu Granulat verarbeitet. Der zurückgewonnene Kunststoff entspricht in Reinheit und Qualität Neumaterial. Dies ist wichtig für eine echte Kreislaufwirtschaft. Eine industrielle Pilotanlage ist in Betrieb. (Bild: Fraunhofer IVV)

Was ist der ResolVe-Prozess? Das ResolVe-Verfahren (chemisches Polystyrol-Recycling) wird von Ineos Styrolution, Frankfurt, New Materials Bayreuth, Bayreuth, dem Institut für Aufbereitung und Recycling (IAR) und dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) der RWTH Aachen, Aachen, eingesetzt ein vom BMBF gefördertes Projekt entwickelt. Als Ausgangsmaterial werden im Projekt Verpackungsabfälle aus dem Gelben Sack verwendet. Durch Reinigungs-, Sortier- und Zerkleinerungsprozesse werden daraus reine Polystyrol-Flakes gewonnen. Anschließend erfolgt der thermische Abbau des Polystyrols in ein Kondensat aus Monomeren und Oligomeren sowie flüchtigen Spaltprodukten in einem Doppelschneckenextruder. Nach fraktionierter Destillation der Styrolmonomere aus dem Kondensat wurden diese wieder zur Herstellung von neuem PS verwendet. (Bild: IKV)

Was ist die Technologie der thermischen anaeroben Umwandlung? Plastic Energy, London, UK, verwendet die patentierte Thermal Anaerobic Conversion (TAC)-Technologie, um Kunststoffabfälle umzuwandeln. Unter Ausschluss von Sauerstoff werden LDPE, HDPE, PS und PP erhitzt und geschmolzen, bis die Polymermoleküle in einen reichen, gesättigten Kohlenwasserstoffdampf zerfallen. Die kondensierbaren Gase werden in Kohlenwasserstoffprodukte umgewandelt, während die nicht kondensierbaren Gase getrennt gesammelt und verbrannt werden. Der entstehende Kohlenwasserstoffdampf wird nach Molekulargewichten in Rohdiesel, Leichtöl und synthetische Gaskomponenten aufgetrennt. Naphtha und Diesel werden gelagert und an die petrochemische Industrie verkauft, die sie wieder in neuen Kunststoff umwandelt. Sabic fügt beispielsweise das Pyrolyseöl in seine Produktionskette ein und stellt daraus unter anderem PP-Produkte für sein Trucircle-Sortiment her. Das hergestellte PP-Polymer ist nach dem International Sustainability and Carbon Certification (ISCC PLUS)-Schema zertifiziert und bestätigt, das einen Massenbilanzansatz verwendet. (Bild: Greiner)

Was ist Newcycling? APK, Merseburg, hat die lösemittelbasierte Newcycling-Technologie entwickelt, mit der reine Kunststoffe aus geschredderten, gemischten Kunststoffabfällen und Mehrschichtverpackungen getrennt werden. Auch hier werden die Polymerketten nach Art getrennt und nach Rückgewinnung des Lösungsmittels granuliert. Die Eigenschaften der erhaltenen Kunststoffe ähneln denen von Neuware. Die vorindustrielle Pilotanlage wurde zu einer Industrieanlage hochskaliert, die rund 8.000 t Newcycling-Rezyklat pro Jahr produzieren kann. (Bild: APK)

Was ist die katalytische tribochemische Umwandlung? Carboliq, Remscheid, eine Tochtergesellschaft von Recenso, Remscheid, hat mit der Catalytic Tribochemical Conversion (CTC) ein einstufiges Verfahren zur Verflüssigung fester Kohlenwasserstoffe entwickelt. Das Verfahren kombiniert thermische, katalytische und mechanochemische (tribochemische) Mechanismen. Ein Standardmodul kann bis zu 400 Liter gemischten Plastikmüll pro Stunde umwandeln. Die benötigte Prozessenergie wird durch Reibung erzeugt. Der CTC-Prozess findet bei Atmosphärendruck und einer Temperatur unter 400 °C statt. Die Ölausbeute ist hoch und die Menge an produzierten Gasen eher gering. Prozessrückstände werden extern thermisch verwertet. Das entstehende Öl wird als Produkt nach REACH registriert, so dass der End-of-Line-Abfall-Status gewährleistet ist und das Produktöl in Anlagen verarbeitet werden kann, die nicht dem Abfallregime unterliegen. Auf dem Gelände des Entsorgungszentrums in Ennigerloh ist eine Pilotanlage in Betrieb. (Bild: Recenso)

Plastverarbeiter berichtet fast täglich über neue Technologien, die die Kreislaufwirtschaft voranbringen. Es geht um Nachhaltigkeit bei Rohstoffen, um Rezyklate, deren Standardisierung, Verarbeitung und Beschaffung sowie um die Verarbeitbarkeit zu hochwertigen Produkten.

Hier einige ausgewählte Themen:

Plastship ist ein seit 2018 im Aufbau befindliches Portal für die Kreislaufwirtschaft. Plastverarbeiter fragte den Geschäftsführer Andreas Bastian, welche Vorteile diese Plattform Kunststoffverarbeitern für die Auswahl und den Einkauf von Rezyklaten bietet.

Damit recycelte Kunststoffe nicht nur ein Nischendasein in der kunststoffverarbeitenden Industrie, sondern auch eine wettbewerbsfähige Alternative werden, bedarf es sicherer Lieferketten und Standards. Die Cirplus-Unternehmensgründer Christian Schiller und Volkan Bilic haben die Notwendigkeit von Transparenz in der Lieferkette von Rezyklaten erkannt und eine digitale Handelsplattform aufgebaut. Für die Entwicklung der notwendigen Qualitätsstandards hat der Leiter des Instituts für Kunststoffe und Kreislauftechnik, Prof. Dr. Ing. Hans-Josef Endres, das Unternehmen.

Einerseits schützen Verpackungen in Form von Folie Lebensmittel, Alltagsprodukte und vieles mehr. Andererseits sorgen Verpackungen für den sicheren Transport von elektronischen Geräten, erhalten Kühlketten und bringen technische Teile sicher ans Ziel. Sie sind leicht und werden für technische Komponenten in Umlauf gebracht. Verpackungen aus Partikelschaum erfüllen all diese Aufgaben. Ein Partikelschaum-Verarbeiter gibt Einblicke in die Möglichkeiten dieser Materialgruppe und erklärt, warum sie von Natur aus nachhaltig sind und wie sie ihre Produktion nachhaltig gestalten.

Bis 2025 will die Europäische Union den jährlichen Einsatz von Rezyklat bei der Herstellung von Kunststoffprodukten mehr als verdoppeln. Um dieses Ziel zu erreichen, werden neben dem Engagement der Marktteilnehmer und einer höheren Kapazität für die Verarbeitung von Kunststoffabfällen neue Technologien für Verarbeitung benötigt werden. Es ist wichtig, Rezyklate breiter und in noch höheren Anteilen einzusetzen. Mit neuen Spritzgießverfahren einerseits und intelligenter Assistenz andererseits verfolgt ein Spritzgießmaschinenhersteller unterschiedliche, erfolgversprechende Ansätze. Die Produktion von Kisten und Behältern zeigt das große Potenzial.

Was ist nachhaltige Verpackung? Und wie nachhaltig sind die oft gehypten alternativen Verpackungsmaterialien? Die Diskussion um das Thema „Nachhaltige Verpackungsmaterialien“ ist derzeit von Irrtümern und Mythen geprägt. Branchenexperten beleuchteten das Thema mit Blick auf die Systemgastronomie und gaben im Interview einen Ausblick auf die Anforderungen an To-Go-Verpackungen.

Plastikmüll ist zu wertvoll, um weggeworfen zu werden. Kunststoffabfälle sollen, wo immer möglich und sinnvoll, durch Recycling und Wiederverwendung in einen Kreislauf gebracht werden. Eine gut funktionierende Infrastruktur zur Abfallsammlung, -trennung und -verwertung in Verbindung mit dem entsprechenden Bewusstsein von Unternehmen und Verbrauchern sind dabei zentral. Innovative Technologien können die Umsetzung der Kreislaufwirtschaft erleichtern. Ein Beispiel ist die mobile Nahinfrarot-Spektroskopie, die eine flexible Identifizierung von Kunststoffen ermöglicht.

ist Redakteur für Kunststoffverarbeitung. sthina.gandert@huethig.de

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IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e. V.

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Der Anteil der recycelten Kunststoffabfälle muss erhöht werden, um die Polymere als Wertstoff zu erhalten. Mechanisches Recycling ist am Markt etabliert, kann aber nicht alle Stoffströme abdecken. Ergänzend kann chemisches Recycling eingesetzt werden. Zum Auf- und Ausbau von Technologiestandorten werden laufend neue Kooperationen geschlossen und Projekte gestartet. Der Ticker informiert Sie über die neuesten Entwicklungen. Weiterlesen ...

Mitsui und Microwave starten ein Projekt zur direkten Monomerisierung von Kunststoffabfällen. Erstmals sollen Mikrowellen im kommerziellen Maßstab eingesetzt werden.

Die BASF, Ludwigshafen, setzt ihre Bemühungen fort, die unternehmensübergreifenden CO2-Emissionen bis 2030 um 25 % gegenüber 2018 zu reduzieren. Dazu wurde eine neue Projektorganisation geschaffen. Weiterlesen ...

Blickle Wheels Rollers GmbH und Co. KG