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Chemisches Kunststoffrecycling am TEER
Das Recycling von Kunststoffabfällen rückt immer mehr in den Fokus von Gesellschaft und Industrie. Nachhaltige Produkte sind mehr denn je gefragt. Gleichzeitig sollen die Quoten für die stoffliche Verwertung von Kunststoffen nach Maßgabe der Bundesregierung und der Europäischen Union möglichst steigen, wobei insbesondere die werkstoffliche bzw. mechanische Verwertung als hochwertige Methode gemäß Abfallhierarchie angestrebt wird. Das Recycling von Kunststoffverpackungen und ausgedienten Kunststoffprodukten stellt die Abfallwirtschaft allerdings aufgrund der hohen Anzahl an eingesetzten Werkstoffen vor große Herausforderungen. Limitiert durch beispielsweise eine aufwendige Sortierung, Verunreinigungen und Verbundmaterialien lässt sich eine hochwertige, sortenreine werkstoffliche Verwertung unter ökologischen und ökonomischen Gesichtspunkten in vielen Fällen derzeit kaum realisieren. Ergänzend zur Abfallvermeidung oder einem recyclingfähigen Design könnte das chemische Recycling eine Möglichkeit sein, um diese Problematik zu lösen und zukünftig minderwertige Kunststoffabfälle stofflich zu nutzen.
Chemisches Recycling als neue Option der Kreislaufwirtschaft?
Diverse Verfahren wie Depolymerisation, Vergasung, Verölung oder Pyrolyse wurden dafür bereits in der Vergangenheit erprobt oder sogar im industriellen Maßstab für spezielle Fälle angewandt. Oftmals können dabei Gemische aus Kohlenwasserstoffen gewonnen werden, die nach einer Aufwertung als chemische Grundstoffe verwendet werden könnten. Bei einem dieser Verfahren, der Pyrolyse wird das Material in inerter Atmosphäre soweit erhitzt, dass die Polymerketten durch die Wärmeeinwirkung fragmentiert werden. Ähnlich läuft dieser Prozess bei der Verölung statt, dann in einem erhitzten Öl. Flüchtige Komponenten gehen in die Gasphase über und enthalten kondensierbare Bestandteile von öliger bis wachsartiger Konsistenz, hauptsächlich aus organischen Verbindungen. In den festen Rückständen verbleiben zudem fixer Kohlenstoff und anorganische Verbindungen. Das Pyrolysekondensat könnte potenziell nach optimierter Prozessführung und weiteren Aufbereitungsschritten mit Hilfe des chemischen Recyclings der Wertstoffkette wieder zugeführt werden, um hochwertige, fraktionierte Produkte zu erhalten und so den Stoffkreislauf zu schließen.
Es gibt nicht „den“ Kunststoffabfall
Kunststoffabfälle sind oft heterogen und unterscheiden sich in der Zusammensetzung, zum Beispiel abhängig von der vorausgegangenen Verwendung oder der Herkunft. So finden sich beispielsweise in Verpackungsmaterialien oftmals deutlich andere Materialien als die eingesetzten Polymerwerkstoffe in Elektrogeräten oder Automobilbauteilen. Deshalb sind die Produkte aus den Recyclingverfahren abhängig vom Inputmaterial und dies gilt folglich auch für die Verfahren des chemischen Kunststoffrecyclings. Nicht nur verschiedene Komposition, sondern auch Schadstoffbelastung oder -bildung können limitierende Faktoren für die chemischen Methoden sein.
Chemisches Recycling am TEER – Projektfokus: Pyrolyse & Verölung
Um das zukünftige Potenzial des chemischen Recyclings abschätzen zu können, forscht das TEER in Zusammenarbeit mit der Hochschule Merseburg an einer ganzheitlichen Betrachtung solcher Verfahren. Beauftragt durch das Umweltbundesamt und das Steinbeis-Transferzentrum werden dafür im Rahmen des Projektes PlastCycle Fraktionen aus realen Abfallströmen untersucht. Dabei sollen Abfälle in den Fokus rücken, die bisher keiner Verwendung zugeführt werden. Das sind beispielsweise Ersatzbrennstoffe oder Restkunststoffe aus der Metallrückgewinnung. Dazu zählen u. a. Schredder-Leichtfraktion aus Karosserien oder Sperrmüll und sogenannter WEEE aus Elektro- und Elektronikaltgeräten. Zunächst wird die Zusammensetzung untersucht und anschließend das thermochemische Verhalten dieser Fraktionen katalogisiert. Im technischen Maßstab werden dafür die Abfälle durch Pyrolyse- und die Verölungsversuche thermisch zersetzt und alle Produktphasen auf Rohstoffe und Schadstoffe untersucht, sodass letztlich eine Bilanzierung und Bewertung erfolgen kann. Zukünftig sollen die Untersuchungen als Faktenbasis für die potenzielle Verwertung von Kunststoffabfällen mittels der chemischen Verfahren genutzt werden und dabei auch die Herausforderungen beleuchten. Das Projekt soll so dazu beitragen, die Lücke zwischen Abfallwirtschaft und chemischer Industrie schließen zu können und die Kreislaufwirtschaft zu stärken.