Produkte aus biobasierten Polymeren in Recycling und

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.
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
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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.
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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
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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 13432 und DIN 14995; Zertifizierungen vorhanden
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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
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Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen
Nutzung /
Verbraucher
Abfallbewirtschaftung
Entsorgung
Erfassung und Sammlung u.a.
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
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Beseitigung
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen
Nutzung /
Verbraucher
Entsorgung
Erfassung und Sammlung u.a.
Rücknahmesysteme für
Verpackungen
Pfandsysteme
Herstellung
von Erzeugnissen
Compoundierung
z.B. PET, PP/PE
Sortierung
trocken
Aufbereitung
trocken
z.B. PE/PP,
PET, Folien,
MKS u. EBS
z.B. MKS, PO
Aspekte:
•
Einfluss auf den
Sortier- und
Aufbereitungsprozess
•
Kompatibilitäten
•
Differenzierte Betrachtung von Drop-Ins und
chem. neuartigen biob.
Polymeren
Duale Systeme
Handel / Vertrieb
Aufbereitung
trocken-nass
Abfallbewirtschaftung
Monomer-, Polymeru. Additivherstellung
Rohstofferzeugung
NaWaRo und fossil
Rezyklate
wertstoffliches
Recycling
Monomere, Reduktionsmittel, Gase, Öle u.
Brennstoff (Energiesubstitut), Energie
rohstoffliches Recycling, energetische Verwertung und Beseitigung
Herstellung / Vertrieb
Produkte aus der Abfallbewirtschaftung
allgemeines
Wirtschaftssystem
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Beseitigung
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**
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung
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Rest- u. Störstoffe
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
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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
EBS**
MKS
rohstoffliches Recycling
•
•
keine negativen Auswirkungen für
biobasierte Polymere bekannt/benannt
nur 1 % aller Kunststoffe
werkstoffliches Recycling
•
Letztempfängeranlagen,
Aufbereitung trocken
Prozessschritte (je Werkstofffraktion):
u.a. Metallabscheidung, Zerkleinerung,
Siebung, Windsichtung, Sortierung,
ggf. Agglomerieren
z.B. MKS
z.B. PO
Kompatibilitäten und Beständigkeit
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
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Rest- u. Störstoffe
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
Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nass
Prozessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung,
sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche,
Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren
Folien
u.a. Rest- u.
Störstoffe
Schwimmfraktion
(ρ < 1)
EBS**
Rest- u. Störstoffe
werkstoffliches Recycling
•
PE/PP-Recycling - Schlüsselstellen:
Dichte und Temperatur
•
Kompatibilitäten und Beständigkeit
z.B. PE / PP
Sinkfraktion
MKS
PE / PP
Rezyklate,
z.B. PET, PO, PS
(wertstoffliches Recycling)
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung
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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
Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nass
Prozessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung,
sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche,
Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren
Folien
Schwimmfraktion
PET
u.a. Rest- u.
Störstoffe
EBS**
Rest- u. Störstoffe
werkstoffliches Recycling
•
PET-Recycling - Schlüsselstellen:
Temperatur und Dichte
•
Anwendung des Rezyklates:
Kompatibilität von PET und PLA kritisch
z.B. PET
Sinkfraktion
(ρ > 1)
MKS
Rezyklate,
z.B. PET, PO, PS
(wertstoffliches Recycling)
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
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
werkstoffliches Recycling
•
PET-Recycling - Schlüsselstellen:
Temperatur und Dichte
•
Anwendung des Rezyklates:
Kompatibilität von PET und PLA kritisch
•
Diskussionen bereits 2004 mit geplanter
Einführung von PLA-Flasche
 Kontamination des etablierten
PET-Recyclings
z.B. PET
Sinkfraktion
(ρ > 1)
Schwimmfraktion
PET
u.a. Rest- u.
Störstoffe
Rezyklate,
z.B. PET, PO, PS
(wertstoffliches Recycling)
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
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
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Dr.-Ing. G. Hädrich
KNOTEN WEIMAR International Transferstelle Umwelttechnologien GmbH
Institut an der Bauhaus-Universität Weimar
E-Mail:
Tel.:
[email protected]
+49 3643 584642
über
„Das diesem Vortrag zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und
Verbraucherschutz (BMELV) unter dem Förderkennzeichen 22018112 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt
beim Autor.“
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