Die Recyclebarkeit von Polyethylenfuranoat auf Basis aktueller Technologien Pablo Ender 17. Mai, 2018 Kontakt:

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2 Fakultät Agrarwissenschaften Institut für Agrartechnik Fachgebiet Konversionstechnologien NawaRo (440f)( Die Recyclebarkeit von Polyethylenfuranoat auf Basis aktueller Technologien Pablo Ender 17. Mai, 2018 Kontakt:

3 Ist-Situation und Motivation Kunststoff ist ein unersetzbarer Werkstoff Expotentieller Anstieg der Produktion seit der 50er Jahre Weltweit wurden bis 2017 circa 8300 MT synth. Kunststoff produziert Davon fielen bis MT als Abfall an [1] [1] Datenquelle: Geyer, R. In: National Geographic, We Made Plastic, We depend on it, no we re drowning in it. 3

4 9% 79% 12% Weiterführung des Trends: Akkumulation von MT Kunststoffmüll in der natürlichen Umwelt bis 2050 Recycling Verbrennung Deponien/Umwelt [2] [2] Datenquelle: Geyer et al., Production, use, and fate of all plastics ever made. Science advances, 3, 7 4

5 Entwicklung neuer, biobasierter Kunststoffe: PEF Höhere Isolationseigenschaften gegen Gase als PET O² (x13) CO² (x6) Verbesserte thermische Stabilität Energieeinsparung& Treibhausgasverminderung 5

6 PEF nicht bioabbaubar, geringe Nutzungsdauer (6< Monate) Recycling ist der ökologisch und gesellschaftlich angestrebte Weg Ist PEF auf Basis aktueller Technologien recyclebar? [3] [3] Süddeutsche Zeitung,

7 Inhalt 1. Grundlagen PEF 2. Recycling 3. Recyclingszenario der nächsten Jahre 4. Fazit 5. Ausblick 7

8 Informationen zu PEF PEF PET Molekulargewicht (g/mol) 182,1 192,2 Dichte (g/cm³) 1,43 1,33 Glasübergangstemperatur ( C) Schmelztemperatur ( C) Thermische Zersetzungstemperatur ( C) Thermoplast Kann mit konventionellen Methoden verarbeitet werden 8

9 Kritische Betrachtung der Daten Für die Physikalischen Eigenschaften ist räumliche Anordnung (Kristallinität) und Kettenlänge (Molekulargewicht) des Polymers wichtig [4] [4] Jansen, J.A., Plastic It s all about molecular structure. In: Plastic Engineering, September

10 Recycling Die Rückführung von gebrauchten Materialien in den Stoffkreislauf Präzisere Betrachtung 10

11 Sortieren &Reinigen Ziel: Sortenreinheit und hohe Abfallqualität Trennung mithilfe von Optischen Systemen Dichtetrennung elektrostatischen Separationssystemen Reinigung Waschen und Spülen Trocknung Oberflächenbehandlung (Laugenwäsche) Alle Prozesse und Technologien für PEF anwendbar! 11

12 Aufbereitung Physikalisches Recycling Chemische Struktur bleibt erhalten Chemisches Recycling Auftrennung in Monomere (1) Pyrolyse (2) Solvolyse (3) Vergasung [5] Physikalisches Recycling stellt die bewährteste Methode dar [5] Veolia, RecyPET AG. URRC-Verfahren 12

13 Müll Betrachtung des gesamten Prozesses mit Entscheidungskriterien Sortierbar? Mullqualität? Ja Nein Gut? Schlecht? Recycling Müll Deponie Rentabel? Therm. Verwertung Ja Nein Energie Physikalisches Recycling Rezyklierter Kunststoff Chemisches Recycling Monomere Nutzung für Prozessenergie 13

14 Recyclingszenario der nächsten Jahre PEF befindet sich noch im Entwicklungsstadium Sehr geringes Marktvolumen in den kommenden Jahren Generierung eines eigenen Recyclingstroms unrealistisch Einbringung in den EU-PET Recyclingkreislauf ( t/a, 2% Marktanteil) Es entstehen Blends 14

15 Untersuchung der PEF/PET Blends durch die EBPB 1. Farbliche Veränderung (Kunststoffplatten) 2. Physikalische Veränderung (Pellets, Flaschen) Blends von 2/98, 5/95 (w/w, PEF/PET) 15

16 1. Farbliche Veränderung [6] [6] Cymktastic, 2018: Farbmetrik und Farbwahrnehmung 16

17 1. Farbliche Veränderung [7] Leicht gelbe Verfärbung, Δb*=2,1 Dunkle Verfärbung ΔL*=0,5 [7] Synvina, 2017: PEF Recycling. 17

18 2. Physikalische Veränderung [8] Abnahme des Molekulargewichts Blend-Flaschen haben fast identische Eigenschaften wie die Kontrollflasche [8] Synvina, 2017: PEF Recycling. 18

19 Blends Blends haben mit niedrigen PEF Konzentrationen (2-5%) akzeptable Eigenschaften Eigenschaften bei höheren Konzentrationen unerforscht 19

20 Wie sieht die Zukunft des PEF Recycling aus? Abhängig von Marktvolumen und Nutzung Eigener Recyclingstrom erst ab Produktion von t/a rentabel (Cornell, 2007) (1) t/a: Integration in den PET Zyklus (2) t/a, t/a:? (3) < t/a: eigener Recyclingzyklus 20

21 Fazit Physikalisches Recycling technisch problemlos realisierbar Die PEF-Blends haben zum heutigen Kenntnisstand akzeptable Eigenschaften Bei steigendem Marktvolumen wird das Recycling zunehmend einfacher, da ein sortenreiner Kreislauf gebildet werden kann 21

22 Ausblick Zukunft des Kunststoffes in der aktuellen Situation unklar, aber vielfältige Forschungsmöglichkeiten zum Kunststoff Recycling (Blends, Nachhaltigkeit, Ökonomie) Problematik: bestehende Forschung weitestgehend Unternehmensintern 22

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24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen? 24