Produkte aus biobasierten Polymeren in Recycling und Verwertung

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1 Produkte aus biobasierten Polymeren in Recycling und Verwertung Dr.-Ing. G. Hädrich KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH Institut an der Bauhaus-Universität Weimar 23. Seminar Kunststoffrecycling in Sachsen Dienstag, 13. Mai 2014 Leibnitz-Institute für Polymerforschung Dresden e.v.

2 Warum besteht der Trend zu Produkten aus biobasierten Kunststoffen? Kunststoffe alltägliche Begleiter Rohstoff konventioneller Kunststoffe Erdöl und Erdgas begrenzte fossile Ressourcen nachwachsende Rohstoffe zur Kunststoffherstellung Stärke, Cellulose und Lignin, Zucker, Pflanzenöl stellen Alternative dar hoher Stellewert von biobasierten Kunststoffen in der Bioökonomie-Strategie der Bundesregierung; ergänzt durch sinnvolle Verwertung

3 Kunststoffabfälle gehören generell nicht in die Umwelt ob biologisch abbaubar oder nicht; Ausnahme bilden ggf. Anwendungen ohne Entsorgungserfordernis (z.b. Agrarfolien) Erfassung, Verwertung und Beseitigung über entsprechende Strukturen Möglichst in bestehende Strukturen einbeziehen keine Störfaktoren darstellen ggf. neue Möglichkeiten schaffen vor Markteintritt, Fragen zum Produktlebensende ausreichend klären Entsorgungswege, Recycling, Verwertung und Beseitigung erörtern Schwierigkeiten erkennen und ggf. begegnen Vorhaben im Auftrag der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.v.

4 Intention und Methodik Aufarbeitung und Bereitstellung von Information zur Verwertung und Beseitigung von Produkten aus biobasierten Polymeren transparente Darstellung offenen Fragen nachgehen Datenrecherche auf Basis von Arbeitsgesprächen, Interviews, Fachgespräch etc. Zielgruppe: Hersteller, Vertrieb, Verbraucher, Entsorger und Verwerter Verknüpfung mit anderen bestehenden Netzwerken Integration in das Biopolymernetzwerk bei der FNR

5 Was ist was? Biobasierte Polymere (DIN CEN/TR 15932) technische Polymere, teilweise oder vollständig aus Biomasse bestehend (fossile / geologische Quellen ausgenommen) Drop-Ins (z.b. Bio-PET, Bio-PE) chemisch neuartige Polymere (z.b. PLA/-blends, Stärkeblends) Begriff lässt keine Rückschlüsse auf Funktionalität zu, z.b. Kompostierbarkeit Zertifizierungen zur Anteilsangabe der Biomasse vorhanden Biologische Abbaubarkeit (DIN CEN/TR 16208) Eigenschaft eines Stoffes durch Mikroorganismen zersetzt zu werden, keine Zeitangabe Kompostierbarkeit (DIN CEN/TR 16208) Fähigkeit eines Stoffes innerhalb eines Zeitraums zu desintegrieren und ohne Einschränkungen vollständig biologisch abzubauen DIN und DIN 14995; Zertifizierungen vorhanden

6 Produkte aus biobasierten Polymeren/Kunststoffen Einsatz- und Anwendungsbereiche u.a. Verpackungsbereich (Folien, Beutel, Flaschen (z.b. Bio-PET), Becher (z.b. PLA) etc.) tägliche Gebrauchsgüter (u.a. Computergehäuse, Stifte, Möbel) Cateringartikel und Einweggeschirr kompostierbare Bioabfall-Sammelbeutel (PLA, Stärke) und Landwirtschaftsfolien Entsorgung, Recycling und Verwertung aufgrund Anwendungsvielfalt in allen Entsorgungspfaden auffindbar 60 % aller Kunststoffabfälle entstehen im Verpackungsbereich Bereiche: Verwertung von post-industriellen Abfällen sorten-/typenreine Verwertung von biobasierten Polymeren Verwertung von post-consumer Abfällen biobasierte Polymere im etablierten Verwertungsstrom

7 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen Nutzung / Verbraucher Entsorgung Erfassung und Sammlung u.a. Abfallbewirtschaftung Rücknahmesysteme für Verpackungen Pfandsysteme Duale Systeme Biotonne z.b. Sammelbeutel für Bioabfall Restmüll Handel / Vertrieb Herstellung von Erzeugnissen Compoundierung Monomer-, Polymeru. Additivherstellung Rohstofferzeugung NaWaRo und fossil Herstellung / Vertrieb Produkte aus der Abfallbewirtschaftung allgemeines Wirtschaftssystem Beseitigung

8 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen Nutzung / Verbraucher Entsorgung Erfassung und Sammlung u.a. Aspekte: Abfallbewirtschaftung Rücknahmesysteme für Verpackungen Pfandsysteme Duale Systeme Einfluss auf den Sortier- und Aufbereitungsprozess Handel / Vertrieb Herstellung von Erzeugnissen Compoundierung Aufbereitung trocken-nass z.b. PET, PP/PE Aufbereitung trocken z.b. MKS, PO Sortierung trocken z.b. PE/PP, PET, Folien, MKS u. EBS Kompatibilitäten Differenzierte Betrachtung von Drop-Ins und chem. neuartigen biob. Polymeren Monomer-, Polymeru. Additivherstellung Rohstofferzeugung NaWaRo und fossil Herstellung / Vertrieb Rezyklate wertstoffliches Recycling Monomere, Reduktionsmittel, Gase, Öle u. Brennstoff (Energiesubstitut), Energie rohstoffliches Recycling, energetische Verwertung und Beseitigung Produkte aus der Abfallbewirtschaftung allgemeines Wirtschaftssystem Beseitigung

9 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen > Duale Systeme > Sortierung Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack) z.b. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc. Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trocken Prozessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen (inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)* PET PS PE / PP Folien MKS EBS** Rest- u. Störstoffe *Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung

10 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen > Duale Systeme > Sortierung Aussortierung biobasierter Polymere als zusätzliche Fraktion technisch grundsätzlich realisierbar, aber mit Anlagenanpassung verbunden Fehlwürfe bei Sortierung dadurch Fremdstoffe in etablierten Fraktionen nicht auszuschließen Sortierversuche mit PLA-haltigem Material in einer Sortieranlage PVC average PLA different samples

11 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen > Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (trocken) Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack) z.b. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc. Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trocken Prozessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen (inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)* PET PS PE / PP Folien MKS EBS** Rest- u. Störstoffe rohstoffliches Recycling keine negativen Auswirkungen für biobasierte Polymere bekannt/benannt nur 1 % aller Kunststoffe werkstoffliches Recycling Kompatibilitäten und Beständigkeit Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken Prozessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung, Zerkleinerung, Siebung, Windsichtung, Sortierung, ggf. Agglomerieren z.b. PO z.b. MKS Rezyklate, z.b. PET, PO, PS (wertstoffliches Recycling) Reduktionsmittel, Gase u. Öle (rohstoffliches Recycling z.b. Stahlwerk) Brennstoff (energetische Verwertung z.b. Zement- u. Heizkraftwerk) *Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung

12 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen > Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (nass-trocken) Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack) z.b. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc. Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trocken Prozessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen (inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)* PET PS PE / PP Folien MKS EBS** Rest- u. Störstoffe Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nass Prozessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche, Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren Sinkfraktion u.a. Rest- u. Störstoffe z.b. PE / PP Schwimmfraktion (ρ < 1) PE / PP werkstoffliches Recycling PE/PP-Recycling - Schlüsselstellen: Dichte und Temperatur Kompatibilitäten und Beständigkeit Rezyklate, z.b. PET, PO, PS (wertstoffliches Recycling) *Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung

13 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen > Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (nass-trocken) Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack) z.b. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc. Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trocken Prozessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen (inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)* PET PS PE / PP Folien MKS EBS** Rest- u. Störstoffe Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nass Prozessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche, Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren z.b. PET werkstoffliches Recycling PET-Recycling - Schlüsselstellen: Temperatur und Dichte Sinkfraktion (ρ > 1) PET Schwimmfraktion u.a. Rest- u. Störstoffe Anwendung des Rezyklates: Kompatibilität von PET und PLA kritisch Rezyklate, z.b. PET, PO, PS (wertstoffliches Recycling) *Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung

14 Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen > Pfandsystem > Aufbereitung (nass-trocken) Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall Pfandsysteme PET-Flaschen Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nass Prozessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche, Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren z.b. PET werkstoffliches Recycling PET-Recycling - Schlüsselstellen: Temperatur und Dichte Sinkfraktion (ρ > 1) PET Schwimmfraktion u.a. Rest- u. Störstoffe Rezyklate, z.b. PET, PO, PS (wertstoffliches Recycling) Anwendung des Rezyklates: Kompatibilität von PET und PLA kritisch Diskussionen bereits 2004 mit geplanter Einführung von PLA-Flasche Kontamination des etablierten PET-Recyclings

15 Fazit Differenzierte Betrachtung und ggf. Begrifflichkeiten nutzen: aufgrund Vielzahl von Kunststoffarten, Entsorgungswegen und Verwertungsoptionen Drop-In-Lösungen: integriert in etablierte Recyclingwege, z.b. PET-Recycling bislang keine negative Auswirkungen bekannt/benannt biobasierte chemisch neuartige Polymere, z.b. PLA: Untersuchungen der etablierten Recyclingprozesse werkstoffliches Recycling erst bei größeren Mengen wirtschaftlich Quoten (Recycling und Verwertung laut VerpackV): erfüllt durch Standard-Massen-Kunststoffe, u.a. PE, PP, PET inkl. Drop-In-Lösungen

16 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr.-Ing. G. Hädrich KNOTEN WEIMAR International Transferstelle Umwelttechnologien GmbH Institut an der Bauhaus-Universität Weimar Tel.: über Das diesem Vortrag zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz (BMELV) unter dem Förderkennzeichen gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt beim Autor.