Upcycling von Polypropylen. Florian Kamleitner

Transkript

1 Upcycling von Polypropylen Florian Kamleitner

2 Eine Welt ohne Kunststoff? Die Realität!

3 Eine Welt ohne Kunststoff? Die Realität! Nach einer aktuellen Studie des American chemistry council würde eine Substitution von Kunststoff im Bereich der Konsumgüter zu einer Vervierfachung der Umweltkosten führen. (Bspw. Mehr Aluminium und Papier in der Verpackungsindustrie)

4 Motivation Kunststoff eine Linearwirtschaft ohne Ausweg?

5 Motivation Kunststoff eine Linearwirtschaft ohne Ausweg? Überspitzt formuliert wechselt der Kohlenstoff nur die Lagerstätte!

6 Motivation 2014 fielen in Europa (EU 27 + CH + NOR) 25,9 Mio t Kunststoffabfall an % wurden stofflich oder thermisch verwertet, 30.8 % wurden deponiert. Das Ziel der europäischen Kommission ist zero landfill bis 2025 (realistische Berechnungen sagen 2035) *Plastics thefacts 2015

7 Motivation Bevorzugt wird in thermisches Recycling investiert, um die die gespeicherte Energie zu nutzen. Ein nachhaltiges Abfallmanagement muss aber auch stoffliches Recycling beinhalten um eine nachhaltige Zirkularwirtschaft zu ermöglichen. *Plastics thefacts 2015

8 Motivation 2014 wurden global 311 Mio t Kunststoff produziert: PUR 8% PS 7% andere 20% PET 7% PVC 10% PE 29% PP 19% Kunststoff PET PE HD PE LD PP PS closed loop recycling JA! E.g. PET to PET JA (Flaschen aus PE HD) wenige Autobatterien, sonst theoretisch Theoretisch Etabliertes closed loop Recycling existiert nur für PET und PE HD. Für PP, den zweiten big player unter den Kunststoffen existieren nur wenige Konzepte für (Spezialfälle ausgenommen). Unser Projekt Innovatives Kunststoff Upcycling widmete sich deswegen PP und will diese Nische ausfüllen.

9 Fact sheet Polypropylen Recycling Mechanisches Recycling Sammeln Re extrusion Neuer Formteil Molmasse Härte Schlagzähigkeit Keine Veränderung der Struktur Keine Veränderung der Materialeigenschaften Innerbetriebliches Recycling Nicht realisierbar für Nachgebrauchsabfall Schmelzesteifigkeit Dehnverfestigung Kistallinität

10 Fact sheet Polypropylen Recycling Mechanisches Downcycling Sammlung Vorbehandlung Re extrusion Neuer Formteil Sortierung Reinigung Mahlen Molmasse Härte Schlagzähigkeit Thermisch und scherinduzierte Degradation, aufgrund der Kettenspaltung Schmelzesteifigkeit Dehnverfestigung Kistallinität

11 Upcycling von Polypropylen

12 Upcycling von Polypropylen Mechanisches Upcycling Sammlung Vorbehandlung Reaktivextrusion Neuer Formteil LCB Härte Molmasse Schlagzähigkeit Langkettenverzweigung (engl. LCB) in Schmelze Verbesserung der rheologischen Eigenschaften Schmelzesteifigkeit Dehnverfestigung Kistallinität

13 Upcycling von Polypropylen Die Ausgangslage: Niedermolekulare Verunreinigungen e.g. Stabilisatoren Hochmolekulare Verunreinigungen PE HD, PE LLD, PE LD, PS, PET, Andere Verunreinigungen e.g. Papier, Metall Der Plan: Laborversuche Modellmischungen Laborversuche Nachgebrauchsabfall Herstellung eines PP Schaums aus PP Upzyklat

14 Ergebnisse Modellversuche mit reinem PP und mit PP mit 10 gew % PE HD: Versuche mit Nachgebrauchs PP aus Bechern LCB mit: Peroxydicarbonaten Monomer u. Peroxid Versuche mit Nachgebrauchs PP und PE HD

15 Ergebnisse

16 Ergebnisse

17 Ergebnisse PP aus Granulat Rezyklierte PP Becher

18 Ergebnisse Blend von PP mit 10 gew. % PE HD Nachgebrauchs Blend

19 Ergebnisse Erhöhung der Bruchdehnung bei reinem PP und Reduktion des Moduls der Werkstoff wird duktiler Im Blend ist gegenteiliges der Fall?

20 Ergebnisse Reduktion der Schlagzähigkeit im Modell PP, aber Verbesserung im rez. PP. Sehr gute Optimierung im Modell Blend. Kein Effekt im gemischten Nachgebrauchsabfall.

21 Timeline.. 0 Chemische Modifikation, Reaktivextrusion, Laborversuche 3 years Up scaling Schmelzecharakterisierung, Rheologie Werkstoffprüfung Formteilherstellung mit Up zyklat Formteilprüfung von g zu kg Up scaling zu t

22 Projektteam Innovative Polymer Recycling Werkstoffprüfung Thomas Koch Rheologie Bernadette Duscher Project head Polymerchemie, Chemische Modifikation Florian Kamleitner PhD student Kunststofftechnik und charakterisierung Vasiliki Maria Archodoulaki Polmyermodifizierung und Reaktivextrusion Simone Knaus Finanzierung: TU Wien Innovative Projekte Personal

23 Danke für Ihre Aufmerksamkeit!