Das Umweltbundesamt Der massenhafte Einsatz von RFID ein Problem für das Recycling? Forschungsergebnisse UFOPLAN FKZ 3707 33 302 Hermann Keßler Fachgebietsleiter III 2.2 Ressourcenschonung, Stoffkreisläufe, Mineral- und Metallindustrie
RFID versus Barcode Radio Frequency Identification Barcode wiederprogrammierbar wartungs- und verschleißfrei hohe Speicherkapazität multitag-fähig sicher vor Manipulation relativ hohe Kosten für die Datenträger sehr billig, da meist Bestandteil der Verpackung hohe Marktdurchdringung geringe Speicherkapazität (limitierter Platz) empfindlich gegen Verschmutzung und optische Verdeckung Fraunhofer IZM
Enorme Potenziale offenbaren sich 18 16 RFID-Umsatz, weltweit, EUR Mrd. 14 12 durchschnittliches Wachstum +25% p.a. 10 8 6 4 2 0 2006 2008 2011 2016 Deutsche Bank Research 2008
Einsatzbereiche und Stückzahlen Mehrere Milliarden Gegenstände sind für Smart Labels geeignet:» Postsendungen» Informationsträger (CD, DVD, usw.)» Textilien» Lebensmittel- und Getränkeverpackungen» Arzneimittel» Zeitungen» Buchbestände/Bibliotheken BUWAL Schweiz
Zusammensetzung der RFID-Tags Antenne: Deckschicht: Microchip: Klebstoff: Substrat: ACP: ACP-Metall: Kupfer, Aluminium, Silber, Bonding-Agent (gedruckt) Polypropylen, Papier Silizium Acrylat, Polyurethan PET epoxytbasiertes Material Nickel Gesamt: Tag ohne Deckschicht: Cu: 286,4 bis 1021,4 mg Al: 731,4 bis 196,4 mg Ag: 733,0 bis 196,9 mg UBA 3707 33 302
Entwicklung der Stoffströme 2008: 90 Mio. Tags im Einsatz (darunter smart label für Eintrittskarten, Textilien etc.) davon: 20 Mio. Tags auf Verpackungen Szenario UBA (ohne Medikamenten-Tracking): 23 Milliarden Tags im Jahr 2020 im Verpackungsbereich (Referenzszenario) Anstieg von Al, Cu, Ag von 7 Tonnen (2007) auf 770 Tonnen im Jahr weit mehr: Silizium Folge: Bis 2015 kritischer Störstoffeintrag für das Recycling Volkswirtschaftlicher Verlust: Dissipativer Verlust durch Metalle: 60 Mio. $ pro Jahr Verlust durch Recycling-Verluste: nicht bezifferbar UBA 3707 33 302
Referenz-Szenario Kosten eines passiven RFID-Tags nach ISO/IEC TR 24 729-2 2007: 10 20 -Cent Anwendungen: Smart Cards, Smart Tickets, Verpackungen im Großgewerbe, Fluggepäcklogistik, Paketlogistik, hochwertige Konsumgüter (Diebstahlsicherung) 2012: 2017: 2022:» Kosten < 10 -Cent» Verpackungen im Großgewerbe und hochwertige Konsumgüter dominieren, aber nur Einzelkonzerne» Start bei Medikamenten und Lebensmittel (Kühlkettenüberwachung/Herkunftskennzeichnung)» Kosten < 5 -Cent (Einsparungen Antennenmaterial, Polymerchips etc.)» Kostenreduktion durch Item-Level-Tagging von Lebensmitteln, Konsumgütern, Verpackungen, Medikamente» Teilmärkte Post, archivierte Dokumente» Punktuell Probleme im Recyclingkreislauf» Kosten < 3 -Cent (kontinuierliche Massenproduktionsverfahren ausgereift)» 90 % Item-Level-Tagging von Lebensmitteln, Konsumgütern etc. (s.o.)» Hoher Invest in die RFID-Technologie verstärkt Anpassungsdruck auf Recyclingwirtschaft UBA 3707 33 302
Verpackungsrecycling Glas Alu PET Papier Weissblech 2010: 3,53 Mio. t Behälterglas verbraucht 2008: 2,03 Mio. t Behälterglas gesammelt Silizium, Alu-Antennenanteile: Fremdstoffe verringern die Bruchfestigkeit Kupfer, Silber: Verfärbungen Schlieren Organika: Verbrennen im Schmelzprozess Deutschland: Produktspezifikation für NE-Metalle ist 5 g/t. (GGA Ravensburg 2002) Gewichtsanteil von einem Smart-Label (Gewicht 0,1 g) auf einem 200g-Hohlglas: 500 g/t Kollisionen mit Qualitätsanforderungen (Bruchfestigkeit, Verfärbungen bei Weißglas), v.a. besteht die Gefahr des Kupfereintrags in das Glas. Destatis/BAFU/UBA 3707 33 302
Verpackungsrecycling Glas Alu PET Papier Weissblech NE-Metalle aus LVP-Sortierung 2008: 52.700 Tonnen Trennung von Fremdmaterial durch Magnetabscheider, Wirbelstromverfahren oder Schwimm-Sink-Prozesse. Organische Beschichtungen werden durch separate Prozesse oder im Schmelzprozess entfernt. Kritisch: Kupfer-Anteile dürfen bei gemischt erfassten Al-Verpackungen max. 1% nicht übersteigen. Langfristige Akkumulation von Kupfer im Aluminiumkreislauf. (Bei Pfand-Getränkedosen 0,2 % DIN) Werden Smart Label auf Siliziumbasis eingesetzt, sind erst ab 1 % sind Kollisionen mit Qualitätsanforderungen möglich. Destatis/BAFU/UBA 3707 33 302
Verpackungsrecycling Glas Alu PET Papier Weissblech KS-Verpackungen aus getrennter Erfassung: 102.000 t. KS-Verpackungen aus LVP-Sortierung: 1,032 Mio. t Keine Beeinträchtigung des Recyclingverfahrens bei PET, PP, PE etc. - Trennung von RFID-Tags und PET/PE durch Dichtetrennung (Schwimm-Sink- Verfahren) - Trennung von verunreinigten Schnitzeln in der Sortierung mittels Infrarot-Detektion Probleme im Recyclat: Si, Cu, Al, Ag: Verunreinigungen Smart Label auf Polymerbasis: werkstoffliche Unverträglichkeiten können auftreten Problematisch: Aufschmelzen der Lötlegierung (Pb) Kollision mit Metallhöchstmengen. Destatis/BAFU/UBA 3707 33 302
Verpackungsrecycling Glas Alu PET Papier Weissblech Anfall von PPK: 1,099 Mio. Tonnen aus Depotcontainer 167.000 Tonnen aus LVP-Sortierung Es sind durch Tags keine größeren Probleme zu erwarten. 98 % gelangen in die Spuckstoffe. Eintrag von Kupfer durch Büroklammern und Heftzwecken ist ein bekanntes Problem. Verunreinigung durch Silizium, Cu, Al, Ag Polymersubstrat (PET, PP) kann im Pulper abgeschieden werden. Acrylate führen aber zu Stickies und Siebverstopfungen Etikettierung von Papier und Karton mit RFID-Tags in geringen Mengen wirft voraussichtlich keine neuen Probleme auf. EMPA/BAFU/UBA 3707 33 302
Verpackungsrecycling Glas Alu PET Papier Weissblech Weissblech aus LVP-Sortierung 2008: 265.000 Tonnen Metalle getrennt gesammelt 2008: 41.800 Tonnen Einsatz Metallverpackungen 2008: 815.000 Tonnen Recycling-Prozess bei Temperaturen von 1600 C Etiketten, Farben und Lacke verbrennen vollständig. Etiketten mit Smart Labels auf Polymerbasis würden weitgehend verbrennen. Kupfer, Silizium: Verunreinigung (bei Silizium teilweiser Austrag durch die Schlacke). Kupfer: Versprödung v.a. ab 1% Silber: Auswirkungen unbekannt Problematisch: Eintrag von Kupfer in das Weissblechrecycling. EMPA/BAFU/UBA 3707 33 302
Empfehlungen» Erste Voraussetzung: Monitoring» Dialog zwischen Hersteller, Anwender und Recycler (Disparitäten der Anforderungen)» Entwicklung von massenstromtauglichen RFID-Tags (Ecodesign), die andere Recycling- Kreisläufe nicht stören. Dazu F&E-Bedarf hinsichtlich der Antennenmaterialien der Anbringung und der Klebstoffe (leichtere Trennunbarkeit der Elektronik) Direktdruck und Polymer-Tags Konstruktive Lösungen (Tags auf Banderolen, Schraubverschlüssen etc.)» Entfrachtung von Problemstoffen im Hinblick auf Recycling Aluminium und Silizium auf Glasverpackungen Kupfer auf Aluminiumverpackungen Substrat-Polymere mit ähnlichen Dichten wie die Kunststoffverpackungen TEXTE 27/2009 Einfluss von RFID-Tags auf die Abfallentsorgung BUWAL Schweiz/UBA Prognose möglicher Auswirkungen eines massenhaften Einsatzes von RFID-Tags im Konsumgüterbereich auf die Umwelt und die Abfallentsorgung
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Hermann Keßler mailto: hermann.keßler@uba.de