PET-Rezyklat aus Post-Consumer-Abfällen

Zusammengepresste und fixierte Kunststoffverpackungen
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Das Fraunhofer IVV hat in einem vom BMBF geförderten Forschungsprojekt einen neuen Recycling-Prozess entwickelt. Es werden post-consumer PET-Mischabfälle aus der DSD-Sammlung soweit aufbereitet, dass das Rezyklat wieder im Flaschenbereich eingesetzt werden kann. Damit wird das werkstoffliche Recycling zu neuen Flaschen sogar für PET-Mischabfälle möglich.

 

Hintergrund
Mit dem zunehmenden Einsatz von PET-Flaschen steigt die Menge an PET-Abfällen in Deutschland kontinuierlich an. Im Jahr 2002 hat die DSD-Sammlung 70.000 Tonnen PET erfasst. Mit der Einführung des Pflichtpfandes sanken die vom DSD lizenzierten PET-Abfallmengen drastisch. Gleichzeitig nahm die Komplexität der Abfälle stark zu. Der Anteil von PET-Flaschenabfällen aus dem Non-Food-Bereich liegt für DSD-Sammlungen mittlerweile bei 15 %, dazu kommen sehr viele Verpackungen (Folien, Trays und Blister). Das Gesamtaufkommen an erfassten PET-Abfallmengen zeigt ein jährliches Wachstum von ca. 15 %. Mit dem wachsenden Einsatz mehrschichtiger Verpackungen (inkl. Beschichtungen und neuen Additiven für verbesserte Sauerstoffbarrieren) kommen neben PET zunehmend andere Kunststoffe in den Kreislauf. Dadurch verändert sich die Zusammensetzung der PET-Abfälle. Dies erfordert die technische Weiterentwicklung des PET-Recyclings.

Innovation
Das Auftrennen der PET-haltigen, verschmutzten und unterschiedlich eingefärbten Kunststoffabfälle aus der DSD-Sammlung in sortenreine Fraktionen durch herkömmliche Schwimm-Sink-Verfahren oder durch die Ausnutzung optischer und elektrostatischer Eigenschaften erweist sich als unzureichend. Erst eine gezielte Abtrennung, die Störstoffe durch Reinigung der Polymere auf molekularer Ebene aus der Kunststoffmatrix entfernt, erfüllt die Anforderungen.

In dem neu konzipierten Aufbereitungsprozess löst ein selektives Lösungsmittel das zu recycelnde PET in seine Makromoleküle auf, ohne diese selbst anzugreifen. Aus der gewonnenen Polymerlösung werden durch mechanische und chemisch-physikalische Verfahren sowohl inerte als auch gelöste Verunreinigungen ausgeschleust. Im nächsten Prozessschritt erfolgt durch Zugabe eines selektiven Fällmittels und durch Temperaturveränderung das Ausfällen des PET. Das Forscherteam testete für die selektive Herauslösung von PET zahlreiche Lösemittel und entwickelte darauf aufbauend eine spezielle kennzeichnungsfreie Lösemittelformulierung, die wirtschaftlich auch tragfähige Verfahrensparameter garantiert. Aufgrund ihrer Toxizität und Gefahrstoffeinstufung kamen aromatische und halogenierte Lösemittel nicht in Betracht. Die Lösemittel werden im Kreislauf gefahren und größtenteils mechanisch aufbereitet, was den Energieverbrauch günstig beeinflusst. Die Güte der Abtrennung von Löse- und Fällmittel beeinflusst entscheidend die Produktqualität und die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.  

Ergebnisse
Das Verfahren wurde zunächst im Labormaßstab entwickelt und dann über den kleintechnischen Maßstab in den Technikumsmaßstab übertragen. Dieses Vorgehen sicherte die technische Umsetzbarkeit des Verfahrens und ermittelte wesentliche Scale-up-Parameter.

Bei der Bewertung der rheologischen und optischen Rezyklatqualitäten arbeitete das Fraunhofer-Institut grenzüberschreitend mit britischen PET-Experten des Unternehmens DuPont zusammen. Die Ergebnisse dokumentieren die hohe technische Qualität des Recycling-Produktes. Auf der Basis einer umfassenden Verfahrensbewertung, die technische, ökonomische und ökologische Aspekte gleichermaßen berücksichtigt, legte die Projektgruppe die technischen Daten für eine Industrieanlage fest, um die Ergebnisse mit detaillierten Planungsunterlagen in die Praxis umsetzen zu können.