Heute ist Global Recycling Day. Ressourcen zu schon steht mehr denn je auf der Agenda von Politik und Wirtschaft. Inzwischen sind große Fortschritte besonders bei der nachhaltigen Nutzung von Kunststoffen erreicht. Fast täglich berichtet die Fachzeitschrift Plastverarbeiter über mechanische und chemische Recyclingtechnologien, über neue, nachhaltigere Kunststoffe und über Verarbeitungstechnologien von Kunststoff-Rezyklaten. Zum Global Recycling Day haben wir die spannensten Meldungen für Sie zusammengefasst.

Die Methode gibt eine Antwort auf die Frage, wie gut sich eine Kunststoffverpackung für das Recycling eignet. (Bild: iStock.com/FabrikaCr)

Kunststoffe und Kunststoffverpackungen leisten schon in der Nutzungsphase einen Beitrag zum Klimaschutz. Sie schützen Produkte und verursachen im Vergleich zu anderen Materialien oftmals deutlich weniger CO2-Emissionen. Noch besser wird ihre Bilanz, wenn Kunststoffe nach Gebrauch wieder und wieder ihren Einsatz finden. Denn das Recycling von Kunststoffabfällen und der Einsatz von Kunststoffrezyklaten in Neuprodukten schonen nicht nur Primärrohstoffe, sondern sparen gegenüber der Produktion aus Rohöl auch Energie und CO2-Emissionen ein.

Unter anderem deswegen sind die Ziel-Vorgaben für das Recycling von Kunststoffverpackungen sehr ambitioniert und ein Erreichen ist nicht automatisch zu erwarten. Und doch ist es im Jahr 2019 in einem gemeinsamen Kraftakt gelungen, den Anteil der werkstofflich verwerteten Kunststoffverpackungen um sage und schreibe 50 Prozent zu steigern, berichtet die IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e.V.

Die Stiftung Zentrale Stelle Verpackungsregister (ZSVR) und das Umweltbundesamt sprachen bei der Vorstellung ihres „Jahresberichtes zur Transparenz beim Verpackungsrecycling“ im November 2020 sogar von einer Trendwende. Das Engagement auf Hersteller- und Verbandsseite, aber auch gesetzliche Bestimmungen, wie das 2019 in Kraft getretene Verpackungsgesetz, haben zu dieser Entwicklung beigetragen.

Aber auch Verbraucher, die Verpackungen im ersten Schritt sammeln und sortieren, haben ihren Beitrag geleistet. Sie sind ein wichtiger Garant dafür, dass die dualen Systeme jährlich rund 6,2 Mio. Tonnen Verpackungsabfälle erfassen. 2,5 Mio. Tonnen davon sind Leichtverpackungen. Sie gelangen über den Gelben Sack oder die Gelbe Tonne in den Wiederverwertungskreislauf, heißt es in der Mitteilung des Verbands.

Ein großer Teil des gesammelten Kunststoff, ob aus Produktionsresten oder aus Konsumentenabfällen kann mechanisch aufbereitet werden, um daraus Kunststoff-Rezyklate herzustellen. Inwzischen sind jedoch einige chemische Verfahren entwickelt, die die Reststoffe in ihre wertvollen Kohlenstoffbausteine zerlegen.

Hier stellen wir 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)

Was bietet das neuartige Closed-Loop Recycling von polyethylenartigen Materialien für Vorteile? Chemiker der Universität Konstanz um Prof. Dr. Stefan Mecking haben ein energiesparendes Verfahren für das chemische Recycling von polyethylenartigen Kunststoffen entwickelt. Die Technologie verwendet die „Sollbruchstellen“ auf molekularer Ebene, um die Polymerketten des Polyethylens aufzutrennen und in ihre molekularen Grundbausteine zu zerlegen. Die kristalline Struktur sowie die Materialeigenschaften bleiben unbeeinflusst. Die Forscher sehen diese Klasse von Kunststoffen als gut geeignet für den 3D-Druck. Das neue Verfahren arbeitet bei lediglich rund 120 °C, ist deutlich energiesparender als etablierte Methoden und besitzt eine Rückgewinnungsquote von rund 96 % des Ausgangsstoffes. Die Versuche wurden an Polyethylen auf Pflanzenölbasis durchgeführt. Die Chemiker zeigten auch das chemische Recycling von Gemischen aus anderen typischen Kunststoffabfällen. Die Eigenschaften der hier gewonnenen Materialien sind denen der Ausgangsmaterialien ebenbürtig. Die Forschungsergebnisse wurden am 17. Februar 2021 im Wissenschaftsjournal Nature veröffentlicht. (Bild: AG Mecking, Universität Konstanz)

Was ist Chemcycling? BASF, Ludwigshafen, hat das Chemcycling-Projekt ins Leben gerufen, um mit Partnern entlang der Wertschöpfungskette im industriellen Maßstab hochwertige Produkte aus chemisch recycelten Kunststoffabfällen herzustellen. In dem thermomechanischen Prozess der Pyrolyse werden Kunststoffabfälle in Pyrolyseöl umgewandelt. Dieses wird bei der BASF ins Produktionsnetzwerk eingespeist und dadurch fossile Rohstoffe eingespart. Die hergestellten Produkte besitzen genau die gleichen Eigenschaften wie Erzeugnisse aus fossilen Rohstoffen. (Bild: BASF)

Was ist die iCycle-Plattform? Das Fraunhofer Umsicht, Sulzbach-Rosenberg, arbeitet ebenfalls mit der Pyrolyseverfahren. Die Forscher haben für den Betrieb der Anlage neuartige Wärmetauschertechnologien entwickelt, die eine hohe Energieeffizienz sowie eine sehr gute Wärmeübertragung auf das eingebrachte Material ermöglichen. Der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten liegt auf problematischen, stark verunreinigten oder schadstoffbelasteten Kunststoffen und schwer recyclierbaren Verbundmaterialien sowie dem Aufbereiten und Reinigen von Pyrolyseölen. Anlagen sind im Demonstrationsmaßstab verfügbar. (Bild: Fraunhofer Umsicht)

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

Was ist das OMV Reoil Projekt? OMV, Schwechat, widmet sich im Projekt Reoil ebenfalls dem chemischen Recycling von Kunststoffen. In der Pilotanlage der Raffinerie in Österreich werden die Kunststoffabfälle zu synthetischem Rohöl recycelt, indem sie verdampft und durch chemische Prozesse wieder zu kleineren Ketten zusammengeführt werden. An diesem Industriestandort, der einer der größten Kunststoff-Produktionsstandorte Europas ist, sitzt Borealis, die mit petrochemischen Rohstoffen beliefert wird. Die beiden Unternehmen wollen gemeinsam das chemische Recycling von Post-Consumer-Kunststoffen voranbringen. Die Verarbeitungskapazität der Pilotanlage liegt bei 100 kg/h was 100 l synthetischem Rohöl entspricht. Dieses wird im Sinne der Kreislaufwirtschaft entweder zu Rohmaterial für die Kunststoffindustrie oder zu Kraftstoff weiterverarbeitet. (Bild: OMV)

Was ist der Creasolv-Prozess? Das Fraunhofer IVV, Freising, hat den dreistufigen Creasolv-Prozess entwickelt. Die Wahl des geeigneten Lösemittels bestimmt, welches Polymer aus dem geschredderten Kunststoffabfall gelöst und wiederverwertet werden soll. Um eine hohe Reinheit zu erzielen, wird die erhaltene Lösung weiter aufgereinigt. Im dritten Schritt wird der isolierte Kunststoff ausgefällt und beispielsweise zu Granulat verarbeitet. In Reinheit und Qualität entspricht der zurückgewonnene Kunststoff Neuware. Dies ist wichtig für eine reale Kreislaufwirtschaft. Eine industrielle Pilotanlage ist in Betrieb. (Bild: Fraunhofer IVV)

Was steckt hinter dem ResolVe-Verfahren? Das ResolVe-Verfahren (chemisches Recycling von Polystyrol) wird von Ineos Styrolution, Frankfurt, Neue Materialien Bayreuth, Bayreuth, dem Institut für Aufbereitung und Recycling (I.A.R.) und dem Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen, Aachen, in einem vom BMBF geförderten Projekt entwickelt. In dem Projekt dienen Verpackungsabfälle aus dem Gelben Sack als Ausgangsware. Über Reinigungs-, Sortier- und Zerkleinerungsprozesse werden daraus sortenreine Polystyrol-Flakes gewonnen. In einem Doppelschneckenextruder erfolgt daraufhin die thermische Degradation des Polystyrols in ein Kondensat aus Monomeren und Oligomeren sowie flüchtige Spaltprodukte. Nach fraktionierender Destillation der Styrolmonomere aus dem Kondensat wurden diese zum Herstellen von neuem PS wiedereingesetzt. (Bild: IKV)

Was ist die Thermal Anaerobic Conversion-Technologie? Plastic Energy, London, Großbritannien, verwendet die patentierte Thermal Anaerobic Conversion (TAC)-Technologie zum Umwandeln von Altkunststoffen. Unter Ausschluss von Sauerstoff werden LDPE, HDPE, PS und PP erhitzt, geschmolzen bis die Polymermoleküle zu einem reichhaltigen gesättigten Kohlenwasserstoffdampf zerfallen. Die kondensierbaren Gase werden in Kohlenwasserstoffprodukte umgewandelt, während die nicht kondensierbaren Gase separat gesammelt und verbrannt werden. Der entstehende Kohlenwasserstoffdampf wird nach Molekulargewichten in Rohdiesel, Leichtöl und synthetische Gaskomponenten getrennt. Naphta und Diesel werden gelagert und an die petrochemische Industrie verkauft, die sie wieder in neuen Kunststoff umwandelt. Zum Beispiel führt Sabic das Pyrolyseöl seiner Produktionskette zu und stellt daraus unter anderem PP-Produkte für sein Trucircle-Sortiment her. Das hergestellte PP-Polymer ist unter dem International Sustainability and Carbon Certification (ISCC PLUS) Schema, welches einen Massenbilanzansatz verwendet, zertifiziert und bestätigt. (Bild: Greiner)

Was ist Newcycling? APK, Merseburg, hat die lösemittelbasierte Newcycling-Technologie entwickelt, mit der aus zerkleinerten, gemischten Kunststoffabfällen und Mehrschichtverpackungen sortenreine Kunststoffe herausgelöst werden. Auch hier werden die Polymerketten sortenrein gelöst und nach Wiedergewinnung des Lösemittels granuliert. Die Eigenschaften der gewonnenen Kunststoffe sind ähnlich Neuware. Die vorindustrielle Pilotanlage wurde in eine Industrieanlage hochskaliert, die pro Jahr circa 8.000 t Newcycling-Rezyklat herstellen kann. (Bild: APK)

Was steckt hinter der Catalytischen Tribochemischen Conversion? Carboliq, Remscheid, ein Tochterunternehmen von Recenso, Remscheid, hat die Catalytische Tribochemische Conversion (CTC), ein einstufiges Verfahren zum Verflüssigen fester Kohlenwasserstoffe, entwickelt. Bei dem Verfahren werden thermische, katalytische und mechanochemische (tribochemische) Mechanismen kombiniert. Ein Standardmodul kann bis zu 400 l gemischte Kunststoffabfälle 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, die Menge an entstehenden Gasen eher gering. Prozessrückstände werden extern thermisch verwertet. Das entstehende Öl ist gemäß REACH als Produkt registriert, sodass der End-of-Line-Waste-Status abgesichert ist und das Produktöl in Anlagen, die nicht dem Abfallregime unterliegen, verarbeitet werden kann. Eine Pilotanlage ist auf dem Gelände des Entsorgungszentrums in Ennigerloh in Betrieb. (Bild: Recenso)

Plastverarbeiter berichtet fast täglich über neue Technologien, die die Kreislaufwirtschaft voran bringen. Es geht um Nachhaltigkeit bei den Rohstoffen, um Rezyklate, deren Normung, Verarbeitung und Beschaffung sowie um die Verarbeitbarkeit in hochwertige Produkte.

Hier einige ausgwählte Themen:

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

Damit Rezyklat-Kunststoffe in der kunststoffverarbeitenden Industrie nicht nur ein Nischendasein, sondern zu einer konkurrenzfähigen Alternative werden, braucht es sichere Lieferketten und Standards. Die Cirplus-Unternehmensgründer, Christian Schiller und Volkan Bilic, haben den Bedarf an Transparenz in der Lieferkette für Rezyklate erkannt und eine digitale Handelsplattform aufgebaut. Für die Entwicklung der notwendigen Qualitätsstandards unterstützt der Leiter des Instituts für Kunststoff- und Kreislauftechnik, Prof. Dr. Ing. Hans-Josef Endres, das Unternehmen.

Verpackungen schützen einerseits in Form von Folien Lebensmittel, Produkte des täglichen Bedarfs und viele Dinge mehr. Andererseits sorgen Verpackungen für einen sicheren Transport von elektronischen Geräten, halten Kühlketten aufrecht und bringen technische Teile sicher ans Ziel. Sie sind leicht und werden für technische Bauteile im Kreislauf geführt. All diese Aufgaben erfüllen Verpackungen aus Partikelschaum. Ein Partikelschaumverarbeiter gibt Einblicke über die Möglichkeiten, die diese Werkstoffgruppe bietet und erläutert, warum diese von Haus aus nachhaltig sind und wie er deren Herstellung nachhaltig gestaltet.

Bis 2025 will die Europäische Union den jährlichen Rezyklateinsatz bei der Herstellung von Kunststoffprodukten mehr als verdoppeln. Um dieses Ziel zu erreichen, braucht es neben dem Commitment der Marktakteure und einer höheren Kapazität beim Aufbereiten von Kunststoffabfällen vor allem neue Technologien für die Verarbeitung. Es gilt, Rezyklate breiter und in noch höheren Anteilen einzusetzen. Mit neuen Spritzgießverfahren einerseits und intelligenter Assistenz andererseits verfolgt ein Spritzgießmaschinenbauer unterschiedliche, jeweils vielversprechende Ansätze. Die Produktion von Boxen und Behältern zeigt das große Potenzial auf.

Was macht eine nachhaltige Verpackung aus? Und wie nachhaltig sind die oft gehypten alternativen Verpackungsmaterialien? Die Diskussion um das Thema „nachhaltige Verpackungsmaterialien“ ist aktuell durch Irrtümer und Mythen geprägt. Experten der Branche beleuchten das Thema mit Blick auf die Systemgastronomie und geben im Interview einen Ausblick auf die Anforderungen an To-go-Verpackungen.

Plastikmüll ist zu wertvoll, um weggeworfen zu werden. Wo immer möglich und sinnvoll, sollten Kunststoffabfälle durch Recycling und Wiederverwendung in einen Kreislauf überführt werden. Eine gut funktionierende Infrastruktur für die Abfallsammlung, -trennung und -verwertung in Verbindung mit dem entsprechenden Bewusstsein der Unternehmen und Verbraucher sind hierzu zentral. Innovative Technologien können die Umsetzung der Kreislaufwirtschaft erleichtern. Ein Beispiel ist die mobile Nahinfrarot-Spektroskopie, die eine flexible Identifikation von Kunststoffen ermöglicht.

ist Redakteurin Plastverarbeiter. etwina.gandert@huethig.de

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IK Industrievereinigung Kunststoffverpackungen e. V.

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