In der Europäischen Union sollen in Zukunft deutlich mehr Kunststoffe recycelt werden. Dieses Ziel hat die Europäische Kommission in ihrem zweiten Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft ausgegeben. Derzeit wird nur circa ein Drittel der Plastikabfälle in der EU wiederverwertet. Die weltweite Recyclingquote beträgt noch nicht einmal 10 Prozent. Damit sich dies künftig ändert, braucht es Technik, die das Dosieren, Transportieren und Verarbeiten von Abfall optimiert. Es muss schneller, genauer und kostengünstiger werden. Vor allem beim chemischen Recycling gibt es Potenzial, Kunststoff zurück in den Kreislauf zu befördern.
Industrielles Kunststoffrecycling: Welche Rolle spielt es in der Kreislaufwirtschaft?
Kunststoffe sind leicht und robust. In den vergangenen Jahren sind sie jedoch in Verruf geraten. Bilder von Plastiktüten und -flaschen in den Weltmeeren haben das negative Image des Werkstoffs geprägt. Noch immer landet weltweit mehr als 20 Prozent des Kunststoffmülls in der Umwelt. Dabei eignen sich die Abfälle durchaus für eine ressourcenschonende Verwertung.
Im Jahr 2021 wurden in der EU mehr als 16 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle verursacht. Nur knapp über 40 Prozent von ihnen wurden recycelt. Dank moderner Technik können Rohstoffe inzwischen nach einer Sortierung mehrfach recycelt und lange in der Kreislaufwirtschaft gehalten werden. Eine umweltschädliche Lagerung auf Deponien ist längst nicht mehr nötig. In den EU-Gremien wird seit einiger Zeit ein Verbot dieser Entsorgungsform diskutiert.
Die Europäische Union hat in ihrem „Green Deal“ das Ziel formuliert, bis zum Jahr 2050 Klimaneutralität zu erreichen. Dazu soll eine Erhöhung der Recyclingquote von Verpackungen aus Kunststoff beitragen. Bis zum Jahr 2030 soll diese in den Mitgliedsstaaten auf 60 Prozent steigen. Damit dies gelingt, muss auch in der Industrie an mehreren Stellschrauben gedreht werden. Denn auch hier landen viele Tonnen Kunststoff im Müll, anstatt gesammelt und weiterverarbeitet zu werden.
Möglichkeiten zur Verwertung von Kunststoffabfällen
Aus Plastikabfällen können neue Kunststoffprodukte werden. Das reduziert den CO2-Ausstoß und fördert eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft. Auf die Herstellung und Verarbeitung einer Tonne Kunststoff entfallen bereits fünf Tonnen CO2. Jede eingesparte Tonne ist daher ein wichtiger Schritt hin zu einer höheren Kunststoff-Recyclingquote. Bei den Methoden zum Recyceln von Kunststoff wird zwischen mechanischem und chemischem Recycling unterschieden. Als dritte Möglichkeit zur Verwertung kommt eine Nutzung als Brennstoff in Betracht.
Mechanisches Recycling
Beim mechanischen Recycling (auch werkstoffliches Recycling genannt) werden Plastikabfälle gesammelt und daraufhin gründlich sortiert, gewaschen und zerkleinert. Anschließend werden die vorkonditionierten Flakes aufgeschmolzen, gefiltert und nach Zugabe von Additiven und ggf. Füllstoffen granuliert. Das entstandene Kunststoffgranulat kann als Rezyklat zu neuen Produkten verarbeitet werden.So gelangt es zurück in den Kreislauf des Rohstoffs.
Das mechanische Kunststoffrecycling ist die vom Gesetzgeber bevorzugte Form der Verwertung. Der Energiebedarf ist im mechanischen Recycling deutlich niedriger als im chemischen Recycling. Es eignet sich allerdings nur für sortenreine Kunststoffabfälle wie zum Beispiel industrielle Verpackungen oder auch PET-Getränkeflaschen. Derartige Produkte machen zwar einen großen Anteil der weltweiten Plastikabfälle aus. Es gibt darüber hinaus aber zahlreiche weitere Artikel, in denen große Mengen Kunststoff verarbeitet sind und bei denen die Wiederaufbereitung und Sortierung schwieriger ist.
Chemisches Recycling
Wenn sich Abfälle mit Kunststoffanteilen nicht ausreichend sortieren oder reinigen lassen, kommt eine rohstoffliche Verwertung in Betracht. Beim chemischen Recycling werden die Polymere unter Einsatz von thermischer Energie gespalten. Zu den gängigen Verfahren zählen die Pyrolyse und die Vergasung. Dabei entstehen synthetische Öle und Gase, welche anstelle von fossilen Rohstoffen für die Herstellung jungfräulicher Kunststoffe genutzt werden können.
Diese sind wiederum für die Herstellung von Produkten mit hohen Hygieneanforderungen geeignet, zum Beispiel für Lebensmittelverpackungen oder auch für Artikel, die bei medizinischen Anwendungen zum Einsatz kommen. So ist es dank neuer Technologien im chemischen Recycling seit einiger Zeit möglich, Lebensmittelverpackungen so zu recyceln, dass daraus wieder neue Lebensmitttelverepackungen hergestellt werden könenn.
Der höhere Energiebedarf beim chemischen Recycling hat eine wirtschaftliche Nutzung lange Zeit behindert. Erst in jüngerer Vergangenheit gab es Fortschritte, sodass die rohstoffliche Verwertung inzwischen als Alternative zum Verbrennen gilt. Effizientere Verfahren, der zunehmende Einsatz erneuerbarer Energie in der Verarbeitung und eine insgesamt steigende Nachfrage nach recycelten Produkten haben die Rahmenbedingungen für das chemische Recycling verbessert. Steigende CO2-Preise erhöhen überdies auch finanziell die Attraktivität des Recyclings, da das Verbrennen teurer wird.
Verwertung als Brennstoff
Sofern keine ausreichende Mülltrennung möglich ist, weil Plastik zum Beispiel mit organischem Abfall vermischt wird, kommt als letzte Möglichkeit der Verwertung das Verbrennen infrage. Im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft sollte es möglichst vermieden werden. Zum Einsatz kommt es zum Beispiel in der Zementindustrie. Abfälle dienen dort als alternative Brennstoffe, die dabei helfen, den Einsatz fossiler Energie zu reduzieren.
Herausforderungen beim Dosieren von Abfall
In Recyclingprozessen ist die gleichmäßige Dosierung von Schüttgütern mit stark schwankenden Eigenschaften eine Herausforderung. Eine präzise und kontinuierliche Zuführung sowie ein zuverlässiger Betrieb sind entscheidend, um eine effiziente Verarbeitung zu gewährleisten. Beim Umgang mit geschredderten Kunststoffen und gemischtem Abfall sind einige Besonderheiten zu beachten.
Schwankende Zusammensetzung und Qualität
Beim Thema Kunststoffrecycling denken die meisten Menschen zuerst an PET-Flaschen und Einkaufstüten. Polymere haben darüber hinaus allerdings zahlreiche weitere Einsatzgebiete, zum Beispiel als Baustoff, in der Fahrzeugfertigung oder in Haushaltsgeräten. Das Plastik wird in solchen Fällen schon bei der Produktion mit anderen Rohstoffen vermischt. Die Materialien lassen sich später nicht mehr ohne Weiteres sauber trennen. Beim Recycling besonders problematisch sind enthaltende Fremdkörper (z.B. Steine), die Maschinen beschädigen können, und Giftstoffe, die nicht in die Kreislaufwirtschaft geraten dürfen. Aus diesem Grund eignen sich zum Beispiel unzureichend getrennte Abfälle oder auch Abfall aus Krankenhäusern nicht für das mechanische Recycling.
Schlechte Fließeigenschaften
Die geringe Schüttdichte von Kunststoffabfällen erschwert das Dosieren und den Transport des Materials. Beim Zuführen zu Maschinen (Reaktoren, Extruder oder Öfen) können Rückstaus oder Blockaden entstehen. Teilweise bilden sich Brücken im Produkt, die einen freien Austrag verhindern. Im Vergleich zu anderen Schüttgütern ist das leichte und schlecht fließfähige Material schwieriger zu handhaben. Insbesondere bei gemischten Kunststoffabfällen können die Fließeigenschaften stark variieren. Eine zuverlässige und genaue Dosierung ist für einen kontinuierlichen Prozess unerlässlich.
Hohes Volumen und geringe Dichte
Das geringe Gewicht von Kunststoffen ist beim Recycling von Nachteil. Das Material hat ein hohes Volumen und eine geringe Dichte, was den Transport und die Verarbeitung der Abfälle anspruchsvoll macht.
So lassen sich die Herausforderungen bewältigen
Das chemische Recycling steckt in den meisten Ländern noch in den Kinderschuhen. Das Dosieren schlecht oder kaum sortierter Abfälle ist in anderen Branchen allerdings schon erprobt. Ein gutes Beispiel ist die Zementindustrie. Dort setzen immer mehr Werke zum Befeuern der Klinkeröfen auf alternative Brennstoffe. Hierfür wird Abfall unterschiedlichster Herkunft und in variierenden Mischverhältnissen genutzt.
Hersteller wie Qlar verfügen über Testcenter in denen die Fließeigenschaften der Brennstoffe untersucht werden, um die passenden Maschinenkomponenten auszuwählen. Die Kenntnisse aus der Zementindustrie können als Transferwissen genutzt werden, um die Verfahren im chemischen Recycling von Kunststoffen zu optimieren. Das Unternehmen verfügt zudem bereits über langjährige Erfahrung im mechanischen Recycling und bringt auch diese Expertise gewinnbringend ein. Im Zuge des „Green Deal“ gewinnt dieses vernetzte Wissen weiter an Bedeutung.
Erfahren Sie mehr über Qlar's Testmöglichkeiten im Bereich Recycling
Fazit: Das sind die zukünftigen Anforderungen im Kunststoffrecycling
Kunststoffrecycling wird als Umweltschutzmaßnahme immer wichtiger. Um Klimaneutralität zu erreichen, soll im Sinne einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft mehr Abfall wiederverwertet werden. Die Verarbeitungsprozesse müssen schneller werden, ohne an Genauigkeit einzubüßen.
Im Maschinenbau braucht es Lösungen für die gestiegenen Anforderungen. Dabei spielt auch Software eine wichtige Rolle. Bereits heute verfügen moderne Dosierlösungen über komplexe Steuerungssysteme, die eine Vielzahl von Prozessparametern erfassen und damit ein großes Potenzial für digitale und intelligente Lösungsansätze bieten. Im Idealfall können smarte Maschinen zukünftig auf Basis dieser gesammelten Daten selbstständig auf veränderte Fließeigenschaften reagieren und Einstellungen mittels Künstlicher Intelligenz (KI) anpassen. In anderen Industriezweigen wie zum Beispiel der Zementherstellung werden problematische Abfälle bereits verarbeitet. Hersteller mit entsprechender Erfahrung können dieses Transferwissen für das Kunststoffrecycling nutzen.
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