Thermoplast-Emissionsminderung durch Rezeptierung und Verfahrenstechnik Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Osnabrück)
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- Heini Pohl
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1 Thermoplast-Emissionsminderung durch Rezeptierung und Verfahrenstechnik Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Osnabrück) R. Wieghardt (BSB Recycling GmbH) J. Woidasky (Fraunhofer ICT)
2 Gliederung des Vortrags» Erfahrungen mit der Extraktion von Polymeren» Vorhabensziel und Verfahrensansatz» Abgrenzung zum Stand der Technik» Informationen zu den Vormaterialien» Inhalte und Ergebnisse des Vorhaben» Zusammenfassung Seite 2
3 Bereits vorhandene Erfahrungen: BMBF-Vorhaben Kreislaufführung flüssigkeitstragender Polymerbauteile Heizöltanks Demontage Zeiterfassung Logistik Zerkleinertes PE-HD Kraftstoffbehälter Aufbereitung Extraktion gereinigtes PE-HD Pongs und Zahn Plastics AG Compoundierung PE-HD Granulat PE-HD Granulat Heizöltanks Verarbeitung recyclinggerechte Konstruktion Kraftstoffbehälter Seite 3
4 Bereits vorhandene Erfahrungen: Hochdruckextraktion (Batch) Seite 4
5 Extraktionsraten verschiedener Reinigungsverfahren für Polymere 100 Extraktionsrate [%] %: Regranulierung mit Vakuum- Entgasung 55-82%: zweifache Regranulierung mit Vakuum- Entgasung und Schleppmittel 80-95%: CO2- Feststoff- Extraktion 94%: zweifache Regranulierung mit Vakuum- Entgasung und Schleppmittel und CO2-Feststoff- Extraktion des Regranulats Seite 5
6 Vorhabensziel Entwicklung und Umsetzung eines Verfahrens zur Herstellung emissions- und geruchsarmer Kunststoffe beginnend mit PP-Rezyklaten aus Automobilanwendungen. jced.jocogov.org/images/ hhw/hhw_batteries.jpg Es soll ein kontinuierliches und kostengünstiges Verfahren zur Polymerreinigung entwickelt werden. Zielvorgabe sind <0,2 /kg Mehrkosten gegenüber der heutigen Verfahrenstechnik ohne Emissionsminderungsmaßnahmen. Seite 6
7 Verfahrensansatz: Polymerreinigung im Extruder mit überkritischem CO2 gelb = Polymer, rot = Kontamination, blau = Lösemittel Kohlendioxid wird bei 31,3 C und 73,8 bar überkritisch. Seite 7
8 Abgrenzung des Vorhabens zum Stand der Technik Stand der Technik: Extruderentgasung Atmosphärische oder Vakuumentgasung Schleppmitteleinsatz zur Verbesserung der Oberflächenbildung/Erneuerung (CO 2, N 2, H 2 O) Gleichstrom Minderungspotential um ca. 50% zusätzliche Emissionsminderung durch Additive oder Tempern möglich bzw. erforderlich kontinuierlich Vorhaben Emissionsminderung Kombination aus Hochdruck-CO 2 -Extraktion und konventioneller Entgasung Hochdruck-Extraktionsmedium mit Lösemitteleigenschaften (CO 2 ) Gleich- oder Gegenstrom Minderungspotential bis ca. 95% erwartet keine zusätzliche Emissionsminderung erforderlich kontinuierlich, aber mit Entwicklungsrisiko hinsichtlich Hochdrucktechnik am Extruder Seite 8
9 Kunststoffrecycling aus Kfz in Deutschland Theoretisch: Ausbaupflicht für große Kunststoffbauteile aus Altfahrzeugen (Stoßfänger, Radkappen, Kühlergrill) Praktisch: Ausbaupflicht auf Basis eines LAGA-Beschlusses bis 2006 ausgesetzt Shredderabfallaufbereitung (VW-Sicon) zur Zeit auf Eis Produktionsabfall-Recycling Werkstoffliches Recycling vor allem von Stoßfängern (Werkstattentsorgung) und PP-Batteriekästen Seite 9
10 Akkumulatoren-Recycling Polypropylen Blei (Gitter, Paste) Schwefelsäure (Neutralisation) andere Kunststoffe (Entsorgung) Seite 10
11 Arbeitspakete AP 1.1 Materialbereitstellung AP 1.2 AP 2 Compoundierung Materialaufbereitung AP 3 Materialverarbeitung Bereitstellung von Altprodukten genau bekannter Herkunft Herstellung von Mahlgut aus den Vormaterialien aus AP 1.1.; Quantifizierung des Emissionsbeitrages verschiedener Vormaterialien und der Aufbereitungsverfahren eingehende Vorversuche zur Schmelzereinigung, anschließend Reinigung/Compoundierung des Materials aus AP 1.2 Verwendung des emissionsgeminderten Compounds aus AP 2 zur Herstellung von Fertigbauteilen AP 4 Analytik Begleituntersuchungen: Emissionsmessungen, Werkstoff- und Produktprüfungen, Recherchen, Projektmanagement Seite 11
12 Untersuchungsumfang der extraktiven Extrusion Gleichstrom mit CO 2 mit N 2 CO 2 -Durchsatzvariation Modifiereinsatz (MeOH, EtOH, IsopropOH, Heptan, Wasser) Gegenstrom kein CO 2 mit CO 2 CO 2 -Durchsatzvariation Druckvariation Temperaturvariation Modifiereinsatz mit N 2 kein CO 2 ohne Rußbatch Seite 12
13 Zusammenfassung Hochdruckextraktion am Extruder prozeßsicher darstellbar Online-Meßtechnik am Extruder prinzipiell einsetzbar, aber mit weiterem Entwicklungsbedarf Modifiereinsatz von Wasser oder Methanol sinnvoll, da nur bei diesen Modifiern kein Beitrag zu den VDA 278-Messungen zu befürchten Die Reinigungsleistung lt. TDS liegt bei VOC in der Größenordnung von 35-75%, beim Fog zwischen 4 und 64 % Beim VOC deutliche Effekte durch die Behandlung im Extruder, beim Fog scheint der Effekt der Vormaterialien eine größere Rolle zu spielen Weiterer Entwicklungsbedarf: Scale-Up in Produktionsmaßstab Entwicklung von anforderungsgerechten Extruderelementen (Schnecke, Zylinder) Seite 15
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