Sortierung von Kunststoffabfällen durch mobiles RFA- Screening auf verbotene polybromierte-flammhemmer

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "Sortierung von Kunststoffabfällen durch mobiles RFA- Screening auf verbotene polybromierte-flammhemmer"

Jens Maus
vor 8 Jahren
Abrufe

1 Sortierung von Kunststoffabfällen durch mobiles RFA- Screening auf verbotene polybromierte-flammhemmer 22. Seminar Kunststoffrecycling in Sachsen Dresden Dipl. Ing. Stefan Rutsch Tel.: Mobil: Mail: analyticon instruments gmbh Dieselstr. 18 D Rosbach v. d. Höhe

05.2013 Dipl. Ing. Stefan Rutsch Tel.: 034601 27479 Mobil: 0176 1080 1081 Mail: s.

2 Problem: Vermarktung als Abfall oder als Wertstoff? Wenn ich nur wüsst was drinnen ist Kunststoffarten (ca. 40 Kunststoffarten, erweiterbar) auch schwarze Kunststoffe bis 1% Kohlenstoffruß im Kunststoff zu trennen qualitative und quantitative Messungen Produktionsüberwachung Warenein- und -ausgang (durch Glas und Folie) Qualitätsüberwachung 2

40 Kunststoffarten, erweiterbar) auch schwarze Kunststoffe bis 1% Kohlenstoffruß im

3 Lösung: Identifizierung der Kunststoffart mit Nahinfrarot und Analyse mit Röntgenfluoreszenz Handgerät mobile NIR mphazir NIR (Nah-Infrarot) bekannte Analysen-Methode in Kunststofftechnik bisher aufgrund Bauform und Größe der Geräte Einsatz im Labor durch neue Technologien nun auch mobile Geräte verfügbar Analyse mit Licht (nahes Infrarot: nm / nm) Detector: InGaGs Handgerät oder mit Probenkammer RFA-Gerät NITON XL2 Gewicht 1,5 Kg Akku- oder Netzbetrieb (mit Probenkammer) Röhre 45 KV, 2 W Detektor: Si-PIN, Auflösung < ev) Messfleck Ø 8 mm 3

mobile Geräte verfügbar Analyse mit Licht (nahes Infrarot: 1600 2400 nm / 900 1700 nm) Detector: InGaGs Handgerät oder mit Probenkammer

4 Einfaches Arbeiten mobile NIR im Kunststoff-Recyling Einsatz unter rauen Umgebungsbedingungen einfachste Bedienung Messzeit wenige Sekunden zerstörungsfrei Probe steht noch zur Verfügung Beispiele: Überprüfung an Sortieranlage Prüfung großer Teile Teppich Recycling: Nylon 6, Nylon 6-6 Textilien: Nylon, Wolle, Baumwolle, Erkennung von mehr als 30 Kunststoffsorten: PET, PP, PS, ABS, PI, PSO, PE, PPS, TPV, PTT, PC, PMP, PBT, PA, PETG, SAN, EVA, PB, PPO, CA, PA6, PMMA, PUR, PVC, PVA, Ionomer, Polyallomer, Vinyl, Styrol- Terpolymer, Elastomer, Nylon 6, Nylon 6-6, Wolle, Baumwolle, 4

Textilien: Nylon, Wolle, Baumwolle, Erkennung von mehr als 30 Kunststoffsorten: PET, PP, PS, ABS, PI, PSO, PE, PPS, TPV, PTT, PC, PMP, PBT, PA,

5 standardmässig ein Saphirschutzfenster am Messkopf zusätzliches Display am hinteren Teil des Messkopfes Ladeanzeige am Akku, Ersatzakku standardmässig incl. automatische Referenzmessung am internen Referenzstandard 5

Ladeanzeige am Akku, Ersatzakku standardmässig incl.

6 MERKBLATT Grenzüberschreitende Verbringung und ordnungsgemäße Behandlung von Kunststoffabfällen mit verbotenen polybromierten Flammhemmern (PBDE, PBB) Die Beprobung von über 3000 Stück TV-Gehäusen und fast 1600 PC-Gehäusen ergab, dass etwa 15% der Kunststoffabfälle aus TV-Gehäusen und etwa 47% Kunststoffabfälle aus PC-Gehäusen deutlich höhere Summengehalte an PBDE als 0,1% aufweisen und bei Nichtabtrennung zu einer Überschreitung des Grenzwertes 0,1% führen Folge: mehrfache Überschreitungen des Grenzwertes! [Institut für nachhaltige Abfallwirtschaft und Entsorgungstechnik, Motanuniversität Leoben (2012)] Im Falle der grenzüberschreitenden Verbringung ist somit eine Einstufung derartiger Abfallfraktionen in die Grüne Liste der EG-AbfallverbringungsVO Nr. 1013/2006 unzulässig 6

Nichtabtrennung zu einer Überschreitung des Grenzwertes 0,1% führen Folge: mehrfache Überschreitungen des Grenzwertes!

7 Wie kann ich das jetzt umsetzen? Bei kontinuierlicher Bestimmung des Gesamtbromgehaltes mittels Röntgenfluoreszenzanalytik (z.b. Handheld ) unter Einhaltung der strahlenschutzrechtlichen Bestimmungen und Umrechnung auf PBDE sowie gleichzeitiger Ausschleusung der höher belasteten Kunststoffabfälle mit PBDE ist eine Einstufung der Kunststofffraktionen aus der Elektroaltgeräteaufbereitung (insbesondere Bildschirmgeräte), in die Grüne Liste der EG-AbfallverbringungsVO Nr. 1013/2006 (Eintrag B3010 Kunststoffe) möglich. Bei diskontinuierlicher Bestimmung ist damit zu rechnen, dass die Mehrzahl der Fraktionen aufgrund des Vorliegens einiger stark belasteter PBDE-Kunststoffe den Grenzwert von 0,1% PBDE (in Summe) für die Einstufung in die Grüne Liste der nicht einhalten. Somit wäre bei diskontinuierlicher Messung eine Einstufung von EAG-Kunststoffabfällen generell als nicht gelisteter Abfall gemäß EG- AbfallverbringungsVO Nr. 1013/2006 (Notifikations- und Bewilligungspflicht) vorzunehmen. nur tatsächlich analysierte Einzelchargen (GC/MS) als Abfall der Grünen Liste verbracht werden dürfen, die den Grenzwert von 0,1% für die Summe der PBDE nachweislich einhalten! Eine stoffliche Verwertung jener Fraktionen größer 10 Tonnen, die den Grenzwert 0,1% für die Summe aller PBDE und PBB (davon Grenzwert: <50 ppm PBB für die Einstufung in die Grüne Liste) überschreiten, ist im Elektroniksektor verboten (siehe Vorgaben der europäischen ROHS-RL bzw. ElektroaltgeräteVO). 7

Handheld ) unter Einhaltung der strahlenschutzrechtlichen Bestimmungen und Umrechnung auf PBDE sowie gleichzeitiger Ausschleusung der höher belasteten Kunststoffabfälle mit PBDE ist eine Einstufung

8 RFA - Messprinzip Element-Analyse Röntgen-Fluoreszenz-Analyse (RFA, engl. XRF) Röntgenröhre bestrahlt Probe und entfernt Elektronen von inneren Schalen der Elektronenhülle. Elektronen höherer Schalen füllen entstandenen Lücken aus und geben charakteristische Röntgen-Fluoreszenz-Strahlung ab. Diese wird im Detektor detektiert. Das Röntgen-Spektrum wird ausgewertet: qualitativ (Elemente) und quantitativ (Element-Gehalte). Probe kann beliebig sein: fest, flüssig, gasförmig, leitend, Isolator, Metall, Nichtmetall,. (DIN 51418) X-ray tube X-ray fluorescence 8

Elektronen höherer Schalen füllen entstandenen Lücken aus und geben charakteristische Röntgen-Fluoreszenz-Strahlung ab.

9 RFA - Möglichkeiten und Grenzen Möglichkeiten Akkurate Messergebnisse Einfach Schnell: Anzeige nach 2 Sekunden aller Elementen (bis 21) Grenzen der RFA Physik (Anregung, Absorption, Detektor,..) Linien-Überlagerungen (Röntgen-Spektral-Linien) Genauigkeit abhängig von Kalibrierung (Kalibrierproben) inhomogene Proben 9

Physik (Anregung, Absorption, Detektor,.

10 Informationstiefe der Elemente abhängig von Energie der Spektral-Linie, Matrix, (Winkel) jedoch prinzipiell nicht vom Geräte-Typ für Brom 30 mm in PE für Brom 2 mm in PVC Information depth in µm (99% attenuation) Pine Wood d=0.53 PE d=0.96 PVC d=1.3 EPS d=0.1 Glass d=2.5 Soil d=1.4 Al d=2.7 H2O d=1 Brass d=8.5 Solder d=8.9 Au d=19.3 Fe d=7.8 1 Mg-Ar: K-Cr: Fr-Nd: Tube voltage 8 kv 20 kv 50 kv 0.1 Mg Al Si P S Cl Ar K Ca Sc Ti Cr Fe Ni Cu Zn Ta W As Au Br Pb Bi Sr Zr Mo Rh Ag Cd Sn Sb Ba La Ce Pr Nd calculated by Dr. Mathieu Bauer, ThermoScientific Niton Analyzer, for incident and take off angel 21 deg 10

4 Al d=2.7 H2O d=1 Brass d=8.5 Solder d=8.9 Au d=19.3 Fe d=7.8 1 Mg-Ar: K-Cr: Fr-Nd: Tube voltage 8 kv 20 kv 50 kv 0.

11 11 Einfach und sicher Arbeiten

12 Hartkunststoffe Eine Beispielmessung aus der aktuellen LAGA Studie zur Validierung der Probenvorbereitung Teilen, Vierteln mg/kg Brom 629 mg/kg Cadmium 4067 mg/kg Antimon 12

13 Fazit unübertroffene Flexibilität und Wirtschaftlichkeit Erstmals statistische Aussagen möglich! Gleichzeitige schnelle Bewertungen von über 20 Elementen möglich Geringer zeitlicher Aufwand Schnelle Reklamation und/oder Produktionsüberwachung Nachweisgrenze ausreichend ideal für Schwermetalle und halogenierte Flammschutzmittel in Kunststoffen geeignet Analytik in Kombination mit herkömmlicher Probenaufbereitung jederzeit möglich Fragen? Stefan Rutsch

Produktionsüberwachung Nachweisgrenze ausreichend ideal für Schwermetalle und halogenierte Flammschutzmittel in Kunststoffen

Ähnliche Dokumente

Edelmetall-Analyse mit portabler RFA Möglichkeiten und Grenzen. STI - Schmucktechnisches Institut Pforzheim 07.02.2012. Dipl. Phys.

Edelmetall-Analyse mit portabler RFA Möglichkeiten und Grenzen STI - Schmucktechnisches Institut Pforzheim 07.02.2012 Dipl. Phys. Dieter Böhme analyticon instruments gmbh Dieselstr. 18 D-61191 Rosbach