Produktqualitäten und Verwertungsmöglichkeiten Kunststoffe. Dr. Michael Krüger Tönsmeier

Transkript

1 Produktqualitäten und Verwertungsmöglichkeiten Kunststoffe Dr. Michael Krüger Tönsmeier

2 Ziel des Teilprojekts Ausgangslage Am Ende des Lebenswegs trägt Kunststoff aufgrund seiner hohen Beständigkeit zur allgemeinen Abfallproblematik bei (Deponien). Der Nachweis der rohstofflichen Verwertung von Kunststoffen ist Bestandteil des ELFM. Teilziel Nachweis des stofflichen Recyclings sowie Verfahrensgrobplanung R3 Partner sonstige Partner Ausgewählte Forschungsfragen Unter welchen Bedingungen kann die stoffliche Verwertung als Alternative zur energetischen Verbrennung sinnvoll zum Einsatz kommen? 2

3 Vorgehensweise Stufe 2 Stufe 1 Stufe 3 Prozess 4 Vorkonditionierung 4 Sortierung 4 Aufbereitung Mengen t 187 t 5 t Methoden 4 Bilanzierung 4 Bilanzierung, online Messtechnik 4 Bilanzierung, Analytik Stufe 4 4 Simulation 4 Softwarenutzung Identifikation einer geeigneten Technik 3

4 Stufe 1: Leichtgut aus der Vorkonditionierung Bezeichnung Deponat (%) LVP(%) Kunststoffe 3 D PET PP PE PS PVC Kunststoffe 2 D (Folien) Mischkunststoffe (MKS) [IAR] 11 5,1 2,2 1,2 1,3 0,8 [UBA] Leichtgut aus der Vorkonditionierung (Input LVP) hat einen Anteil Kunststoffe 3 D und 2 D (Folien), die der von LVP ähnlich ist. 4 Stoffe wie Holz, Textilien und Mineralik gehören nicht zu den LVP. 4 Der Output von LVP-Sortierung ist gekennzeichnet mit einen Anteil MKS (31 %). 4

5 Stufe 2: Stoffstromtrennung in LVP Anlage [IAR] 5

6 Stufe 2: Output - Massenausbringung 4 Es wurden 6 Leichtgutfraktionen in der LVP Anlage sortiert. 4 hoher Feinkornanteil (> 20 %), schwieriges Material (z. B. feucht) 4 alle Prozesse verlustbehaftet, jede Stufe verringert den Wirkungsgrad 4 Massenausbringung Folie ca. 1 % (+/- 0,5 %) war gering. 4 Masseausbringung Kunststoffarten ca. 3 % (+/- 2 %) war gering. 6

7 Stufe 2: Output - Wertstoffausbringung 4 Die Wertstoffausbringung der Folien war gering und lag bei ca. 13 %. Hoher Anteil von Folien in Resten (siehe Foto). 4 Die Wertstoffausbringung der Kunststoffarten war für die einzelnen Kunststoffarten unterschiedlich, im Mittel gering bei %. 4 PP konnte mit der höchsten Wertstoffausbringung von 64 % +/- 23 % ausgebracht werden. 7

8 Stufe 2: online Messung - Produktivität 4 Für die untersuchten Kunststoffe Polypropylen (PP), Polystyrol (PS) und Polyethylenterephthalat (PET) sind die Ergebnisse zwischen analytischer und sensorgestützter Auswertung der Sortierung (Wertstoffausbringung) miteinander vergleichbar. 4 Die online Messung zur Verteilung der Kunststoffarten in der Anlage bestätigt ebenfalls die analytischen Ergebnisse. 4 Eine mit LVP-Sortierung vergleichbare Produktivität konnte nicht erreicht werden. 8

9 Stufe 2: Qualitätsanforderungen DSD (PP Nr. 324) 4 geforderte Reinheiten PE, PP, PS > 94 %, Folien > 92 % 4 oberflächige Verschmutzungen bis 7,5 % kein Ausschlusskriterium [IAR] 9

10 Stufe 2: Ergebnis Qualität [IAR] 4 Die Reinheit von PE und PP lag bei 90 %. 4 Die Reinheit der Folien lag bei 88 %. 4 Die Reinheit PS wurde wegen schlechter Sortierbarkeit nicht erreicht. 4 Alle Fraktionen hatten einen erdähnlichen Überzug und Anhaftungen bis zu 7,5 % und Folien bis zu 25 %. 10

11 Stufe 2: Zwischenfazit 4 Die Sortierung von Kunststoffen aus Deponaten in der LVP-Anlage war gekennzeichnet durch ein geringes Masseausbringen, geringes Wertstoffausbringen und geringe Produktivität. 4 Die Sortierung von Leichtfraktion aus Deponaten in LVP-Anlagen ist bei dem hier vorliegenden geringen Kunststoffanteil wirtschaftlich nicht sinnvoll. 4 Die Vorkonditionierung ist auf die LVP-Sortierung abzustimmen. 4 Eine qualitative online Analyse des Sortierverhaltens in der Vorkonditionierung ist möglich. 4 Nach optischer Begutachtung der Kunststoffarten, Folien und Mischkunststoffe scheint die Aufbereitung folgender Fraktionen sinnvoll: PE, PP und PS. 11

12 Stufe 2: Kunststoffarten aus der Sortierung 12

13 Stufe 2: Kunststoffartenaufbereitung 13

14 Stufe 3: Output Bezeichnung Fraktion Menge Nähere Erläuterungen Aufgabe vor Vermahlung, Waschung, Dichtetrennung, Trocknung PP PE PS 1,46 t 1,26 t 0,26 t Prüfung der werkstofflichen Verwertung Ausbeute nach Trocknung vor Regranulierung Kunststoffanalytik (+PS-Aufbereitung) PP PE PS 0,48 0,75 0,46 PP ca. 10 kg PE ca. 10 kg PS ca. 10 kg Prüfung der werkstofflichen Verwertung Granulierung mit 100 µm Sieb Prüfung der werkstofflichen Verwertung 4 PS konnte aufgrund eines erhöhten Anteils an Störstoffen nicht regranuliertwerden. Die weitere Aufbereitung erfolgte mittels Nasssiebung und Dichtetrennung (ρps=1,05 g/cm³) im Labor. 14

15 Stufe 3: Prüfergebnisse 4 Die werkstofflichen Eigenschaften der Kunststoffregranulate (PP, PE und PS) sind vergleichbar mit Werten von Recyclaten aus dem Bereich Post Consumer Waste. 4 Die Belastung an Schadstoffen lag bei allen Proben unterhalb zulässiger Grenzwerte. 4 Die Fließeigenschaften lagen im Bereich von Extrusions- und Spritzgussanwendungen. 4 Der Einsatz der Recyclate ist somit in folgenden Anwendungsbereichen wie der Garten- & Landschafts-bau, der Hoch- & Tiefbau sowie für Behältersysteme möglich. 15

16 Stufe 3: Zwischenfazit 4 Aus rein technischer Sicht können für Kunststoffanwendungen nutzbare Recyclate aus Deponaten produziert werden. 4 Dem erzielten Erlös aus Recyclaten stehen beim Kunststoffaufbereiter die Betriebskosten gegenüber. 4 Die Ausbeute ist eine wichtige Größe bei der Beurteilung der Wirtschaftlichkeit. 4 Ein Masseausbringen von 1-3 % (von ca. 10 %) der Kunststoffarten kann bestätigt werden (Optimierungsbedarf). 16

17 Stufe 4: Verfahrensgrobplanung Warum ist die Einstellung eines optimierten Verfahrens notwendig? 4 Es liegen keine Betriebskosten für ein auf Deponierückbau angepasstes Verfahren vor. 4 Daher: Verfahrensauswahl und Simulation auf Basis von Versuchsergebnissen zur Dimensionierung und Planung angepasster Prozesse. 4 Überführung der verbesserten Parameter in das Mengen- und Wertegerüst des ökonomischen und ökologischen Modells. 17

18 Stufe 4: Verfahrensgrobplanung [Tö/grontmij] 18

19 Fazit 4 Es liegen Verfahrensgrobplanungen in vier Varianten vor. 4 Die Stoffstrombilanzierungen, Investitionskosten und Betriebskosten dieser Varianten wurden umfänglich betrachtet. 4 Die komplexeste Verfahrensvariante erlaubt eine produktorientierte Stoffstromtrennung mit dem Ziel der Erzeugung von EBS (geringste Ansprüche) sowie eine Ausschleusung von Kunststoffarten oder einem SBS-Vorprodukt (höchste Ansprüche). 4 Es wurde Sensorik zur Erkennung von Materialeigenschaften und zur Steuerung verschiedener Stoffströme aufgezeigt. 4 Die Planung und Umsetzung eines Deponierückbaues ist für weitere Erkenntnisse großtechnisch notwendig, um die Optimierung der Prozesse in einem Vorhaben dauerhaft zu untersuchen. Die stoffliche Verwertung ist zu überprüfen und erscheint sinnvoll. 19

20 Nachhaltigkeit beginnt mit dem richtigen Partner. Ansprechpartner: Dr.-Ing. Michael Krüger Forschung & Entwicklung Karl Tönsmeier Entsorgungswirtschaft GmbH & Co. KG Telefon: / Fax: / krueger@toensmeier.de Web: An der Pforte 2 D Porta Westfalica Copyright Karl Tönsmeier Entsorgungswirtschaft GmbH & Co. KG