Recycling

Post-Industrial-Rezyklate (PIR) sind Kunststoffabfälle, die während der Herstellung und Verarbeitung von Produkten anfallen. Diese Materialien werden direkt aus industriellen Prozessen gesammelt und recycelt.

PIR weisen in der Regel eine hohe Reinheit und Konsistenz auf, da die Abfälle aus kontrollierten Produktionsumgebungen stammen und oft wenig kontaminiert sind. Dies erleichtert den Recyclingprozess und ermöglicht die Herstellung von hochwertigen Rezyklaten, die in verschiedenen industriellen Anwendungen wiederverwendet werden können. Zu den häufigen Quellen von PIR gehören Produktionsüberschüsse, Ausschüsse und Verschnittreste.

Post-Consumer-Rezyklate (PCR) sind Kunststoffe, die aus Produkten stammen, die ihren Lebenszyklus bei Endverbraucher:innen abgeschlossen haben und über Abfallströme wie Haushalts- oder Gewerbemüll gesammelt werden. Anschließend wird diese Rezyklatgruppe sortiert, gereinigt und zu neuen Kunststoffen verarbeitet.

Der Recyclingprozess von PCR ist komplexer als der von Post-Industrial Rezyklaten, da die Abfälle oft stark kontaminiert und gemischt sind. Technologien wie fortschrittliche Sortierverfahren und aufwendige Reinigungsmethoden sind notwendig, um die Qualität der Rezyklate zu gewährleisten. PCR wird häufig in der Herstellung von Verpackungen, Bauprodukten und Textilien eingesetzt, wobei der Fokus auf der Reduzierung von Umweltbelastungen und der Förderung der Kreislaufwirtschaft liegt.

Im Hinblick auf Nachhaltigkeitsfragen kommen Post-Consumer Rezyklate eine besondere Bedeutung zu: Mit ihnen können aus dem Abfallstrom Wertstoffe zurückgewonnen werden und somit nicht nur die Abfallmenge, sondern auch der Einsatz von neuem Material reduziert werden.

Mechanisches Recycling ist ein weit verbreiteter Prozess zur Wiederverwertung von Kunststoffen, bei dem diese physikalisch verarbeitet werden, um neue Produkte herzustellen. Dieser Ansatz ist besonders effektiv für sortenreine und relativ saubere Kunststoffe und stellt eine wichtige Säule der Kreislaufwirtschaft dar.

Der Prozess beginnt mit der Sammlung und Sortierung von Kunststoffabfällen, gefolgt von der Reinigung, um Verunreinigungen zu entfernen. Anschließend werden die Kunststoffe zerkleinert und zu Granulat oder Flakes verarbeitet. Dieses Material kann dann direkt für die Herstellung neuer Kunststoffprodukte verwendet werden, beispielsweise in der Verpackungsindustrie oder im Bauwesen. Mechanisches Recycling ist besonders geeignet für Polymere wie PET, HDPE und PP, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften gut recycelbar sind. Allerdings können Additive und Verunreinigungen die Qualität der Rezyklate beeinflussen, weshalb eine sorgfältige Sortierung und Reinigung entscheidend sind. 

Chemisches Recycling ist ein fortschrittlicher Prozess, der Kunststoffabfälle in ihre chemischen Grundbausteine zerlegt, um neue Kunststoffe oder andere chemische Produkte herzustellen. Im Gegensatz zum mechanischen Recycling, das die physikalische Form der Kunststoffe beibehält, ermöglicht das chemische Recycling die Verarbeitung von stark verschmutzten oder gemischten Kunststoffabfällen.

Zu den gängigen Verfahren des chemischen Recyclings gehören Pyrolyse, Vergasung und Depolymerisation. Diese Prozesse brechen die Polymerketten auf molekularer Ebene auf und wandeln sie in Monomere oder andere verwertbare chemische Verbindungen um. Ein wesentlicher Vorteil des chemischen Recyclings ist die sehr gute Qualität der recycelten Produkte, die das Einsatzspektrum erheblich erweitert. Chemisches Recycling kann also Kunststoffe recyceln, die für mechanische Verfahren ungeeignet sind, und so die Menge der deponierten Abfälle reduzieren.

Pyrolyse: Diese Methode wandelt gemischte Kunststoffabfälle durch Erhitzen in Abwesenheit von Sauerstoff in Öl um, das als Rohstoff für neue Kunststoffe oder als Brennstoff verwendet werden kann.

Solvolyse: Diese Technik nutzt Lösungsmittel, um Polymere in ihre Monomere oder andere nützliche chemische Verbindungen zu zerlegen. Dies ist besonders vielversprechend für die Wiederverwertung von komplexen Kunststoffstrukturen und Verbundwerkstoffen.

Enzymatisches Recycling: Auch die Forschung an Enzymen, die in der Lage sind, bestimmte Kunststoffe wie PET effizient abzubauen, hat vielversprechende Fortschritte gemacht. Enzymatisches Recycling könnte eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen chemischen Methoden darstellen, weil es bei niedrigeren Temperaturen, geringerem Druck und mit weniger Energieverbrauch arbeitet. Gefunden wurden diese Enzyme beispielweise in Organismen oder Bakterien.

Die energetische Nutzung von Kunststoffen bezeichnet die Verbrennung von Kunststoffabfällen zur Energiegewinnung in Form von Wärme oder Elektrizität. Diese Methode wird eingesetzt, um Abfälle zu verwerten, die nicht mechanisch oder chemisch recycelt werden können und gleichzeitig fossile Brennstoffe zu ersetzen.

In modernen Müllverbrennungsanlagen werden Kunststoffabfälle unter kontrollierten Bedingungen verbrannt, wodurch Energie freigesetzt wird, die zur Stromerzeugung oder Fernwärmeversorgung genutzt werden kann. Der Prozess reduziert das Abfallvolumen erheblich und minimiert die Menge an Material, das auf Deponien entsorgt wird. Bei der energetischen Nutzung ist die effiziente Rauchgasreinigung entscheidend, um schädliche Emissionen wie Dioxine und Schwermetalle zu kontrollieren und die Umweltbelastung zu minimieren. Obwohl diese Methode eine sinnvolle Ergänzung zum Recycling darstellt, wird sie überwiegend als nicht nachhaltig angesehen, da die eingesetzten Ressourcen nicht im Kreislauf verbleiben.

Die energetische Nutzung von Kunststoffen kann einen Beitrag zur Energieversorgung leisten und die Abhängigkeit von fossilen Energieträgern verringern. Dennoch sollte sie als letzte Option im Abfallmanagement betrachtet werden.

Die Dichtesortierung ist ein physikalisches Trennverfahren, das verwendet wird, um Materialien basierend auf ihrer Dichte zu sortieren. Dazu werden Kunststoffabfälle in einem Medium, typischerweise einer Flüssigkeit, suspendiert. Materialien mit unterschiedlichen Dichten verhalten sich unterschiedlich: Dichtere Materialien sinken, während weniger dichte Materialien an der Oberfläche schwimmen. Ein gängiges Beispiel ist die Trennung von Polypropylen (PP) und Polyethylen (PE) von schwereren Kunststoffen wie Polyethylenterephthalat (PET). Die Dichtesortierung kann auch durch den Einsatz von Schwimm-Sink-Verfahren oder Zentrifugalsortierung durchgeführt werden, um die Effizienz der Trennung zu erhöhen. Diese Methode ist besonders nützlich, da sie eine Trennung verschiedener Kunststofftypen ermöglicht, die oft ähnliche physische Erscheinungen haben, aber unterschiedliche Dichten aufweisen.

Ferromagnetische Materialien, wie Eisen, und elektrisch leitfähige Materialien, wie Aluminium, können über ihre magnetischen Eigenschaften von dem Stoffstrom getrennt werden. Dazu werden zunächst ferromagnetische Materialien zum Beispiel durch einen Permanentmagneten vom Stoffstrom getrennt. Die leitfähigen Materialien werden danach durch Induktion von Wirbelströmen abgetrennt.

Manche Kunststoffe wir PVC und PET können getrennt werden, da sich diese bei gegenseitiger Reibung aufladen und so jeweils andere elektrische Ladungen aufweisen, die in einem elektrischen Feld voneinander getrennt werden können.

Im Prozess der optischen Sortierung werden Kunststoffabfälle auf ein Förderband gelegt und durch eine Reihe von Sensoren geführt. Mit Hilfe von hochauflösenden Kameras und künstlicher Intelligenz kann über Farbe, Helligkeit und Transparenz eine Sortierung stattfinden. Die gesammelten Daten der Kamera werden von einem Computer analysiert, der die Materialien in Bruchteilen von Sekunden identifiziert. Hierbei stören allerdings Verschmutzungen. Diese Methode ist besonders effektiv bei der Trennung von komplexen und gemischten Kunststoffströmen.

Darüberhinaus können Kunststoffe anhand ihrer Moleküleigenschaften und –schwingungen getrennt werden. Infrarotsortiersysteme arbeiten, indem sie Infrarotlicht auf die Abfallmaterialien richten. Die verschiedenen Kunststoffe reflektieren das Licht in charakteristischen Mustern, die von den Sensoren erkannt werden können. Problematisch kann hier Ruß werden, welches gerne als Färbemittel in Kunststoffen eingesetzt wird. Ähnlich funktioniert Röntgenfluoreszenz, nur dass hier Röntgenstrahlung verwendet wird. Darüber kann gut Chlor detektiert werde, welches im PET-Recycling stören kann.

Während zum Beispiel bei der metallischen Trennung durch den Effekt selbst eine Kraft auf das Material ausgeübt wird, welche das Material trennt, detektiert bei den optischen Verfahren ein Computer die Position und kann über pneumatische Düsen die Einzelteile aus dem Stoffstrom auspusten.

Der erste Schritt zur Qualitätssicherung ist eine gründliche Sortierung und Reinigung der Abfälle, um Verunreinigungen zu entfernen und die Reinheit der Kunststoffströme zu maximieren (siehe oben).

Chemische und physikalische Analysen, wie Infrarotspektroskopie und Röntgenfluoreszenz, werden verwendet, um die Zusammensetzung der Materialien zu bestimmen und sicherzustellen, dass sie die erforderlichen Standards erfüllen. Diese Methoden helfen, unerwünschte Additive oder Kontaminationen zu identifizieren.

 Um die Materialeigenschaften zu bewerten, werden mechanische Tests wie Zugfestigkeit, Schlagzähigkeit und Biegefestigkeit durchgeführt. Diese Tests stellen sicher, dass die Rezyklate die notwendigen Leistungsanforderungen für ihre beabsichtigten Anwendungen erfüllen.

Verfahren wie die Differential Scanning Calorimetry (DSC) werden eingesetzt, um das thermische Verhalten der Kunststoffe zu untersuchen. Diese Analysen helfen, die Stabilität und Verarbeitbarkeit der Rezyklate zu beurteilen.

Um die gewünschten Materialeigenschaften wiederherzustellen oder zu verbessern, können Additive wie Stabilisatoren, Weichmacher oder Färbemittel zu den Rezyklaten hinzugefügt werden. Diese verbessern die Leistungsfähigkeit und Ästhetik der recycelten Materialien.

Verpackungsgesetze sind rechtliche Rahmenbedingungen, die von Regierungen erlassen werden, um den Umgang mit Verpackungen und Verpackungsabfällen zu regeln. Diese Gesetze zielen darauf ab, die Umweltauswirkungen von Verpackungen zu minimieren, die Recyclingquoten zu erhöhen und die Kreislaufwirtschaft zu fördern.

Ein zentrales Element vieler Verpackungsgesetze ist die erweiterte Herstellerverantwortung (EPR), die Produzenten dazu verpflichtet, für die Entsorgung und das Recycling ihrer Verpackungen aufzukommen. Dies beinhaltet häufig die Zahlung von Gebühren, die zur Finanzierung von Sammel-, Sortier- und Recyclinginfrastrukturen verwendet werden. Verpackungsgesetze legen auch spezifische Anforderungen an die Gestaltung von Verpackungen fest, um ihre Wiederverwertbarkeit zu verbessern und den Einsatz umweltschädlicher Materialien zu reduzieren. Dazu gehört auch, dass Kunststoffverpackungen einen Mindestprozentsatz an recycelten Verbraucher-Kunststoffabfällen beinhalten müssen. Dieser Prozentsatz unterscheidet sich je nach Kunststoff und der Art der Verpackung und wird schrittweise in den folgenden Jahren erhöht. Zudem können sie Vorgaben zur Reduzierung von Einwegverpackungen und zur Förderung von Mehrwegverpackungssystemen enthalten.

Durch die Schaffung klarer Regeln und Anreize tragen Reguulierungen dazu bei, die Innovationskraft der Industrie zu stärken und nachhaltige Verpackungslösungen zu entwickeln, die den Anforderungen einer modernen, umweltbewussten Gesellschaft gerecht werden.

Ressourcenschonung: Recycling von Kunststoffen reduziert den Bedarf an fossilen Rohstoffen wie Erdöl, das zur Herstellung neuer Kunststoffe verwendet wird. Dabei wird auch im Prinzip zweimal gespart: Da kein Neukunststoff hergestellt werden muss und da der Energieverbrauch geringer ist.

Energieeinsparung: Der Energieverbrauch beim Recycling von Kunststoffen ist oft niedriger als bei der Herstellung neuer Kunststoffe: Es wird weniger als 50% der Energie verbraucht, die man für die Produktion von Neukunststoff bräuchte [2].

Reduzierung der CO2-Emissionen: Das Recycling von Kunststoffen führt zu einer Verringerung der Treibhausgasemissionen. Jede Tonne Rezyklat, die Neuware ersetzt, spart bis zu 3,22 Tonnen CO2-Äquivalente ein.

Abfallvermeidung: Recycling hilft, das Volumen der Kunststoffabfälle zu verringern, die auf Deponien landen oder verbrannt werden. Dies trägt zur Entlastung von Deponien und zur Reduzierung von Umweltverschmutzung bei [2].

Hohe Sammlung- und Sortierkosten: Der Aufwand für die Sammlung und Sortierung von Kunststoffabfällen ist hoch. Verunreinigungen und die Notwendigkeit einer genauen Trennung, die die unterschiedlichen Kunststofftypen berücksichtigt, erhöhen die Kosten.

Schwankende Marktpreise für Rezyklate: Die Preise für recycelte Kunststoffe können stark schwanken, abhängig von der Qualität der Rezyklate und den Preisen für Primärkunststoffe. Dies kann die wirtschaftliche Rentabilität des Recyclings beeinflussen.

Qualität und Reinheit der Rezyklate: Die Qualität der recycelten Kunststoffe kann variieren, was ihre Verwendbarkeit in hochwertigen Anwendungen einschränkt. Technologische Fortschritte sind erforderlich, um die Reinheit und Leistungsfähigkeit der Rezyklate zu verbessern.

Aktivismus: Fordern Sie die Politik, Organisationen und Unternehmen auf, sich für die Verbesserung der Kunststoffnutzung einzusetzen. Meiden Sie Produkte von Unternehmen, die sich nicht selbst auch für Recycling und eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft einsetzen.

Vermeidung des Abfalls: Konsumieren Sie weniger oder konsumieren Sie weniger in Einweg-Verpackungen. Verlängern Sie den Lebenszyklus eines Produktes durch Reparaturen.

Saubere Trennung: Spülen Sie Kunststoffverpackungen aus, um Essensreste und Verunreinigungen zu entfernen.

Sortenreine Sammlung: Trennen Sie Kunststoffe nach Typen, um die Sortierung zu erleichtern. Das heißt, dass fest zusammengesetzte Abfälle wie zum Beispiel Jogurt-Becher von dem Deckel getrennt werden, da so im Recyclingunternehmen das Metall leichter aussortiert werden kann, um eine sortenreine Trennung zu ermöglichen. Aber auch die generelle verbesserte Trennung der Abfälle kann helfen: Gehören in ihrem Gebiet biologisch abbaubare Tüten in den Biomüll? Sollte die Shampoo-Flasche wirklich im Badezimmermülleimer entsorgt werden, welcher dann im Restmüll landet?

Verwendung von Recyclinganweisungen: Beachten Sie lokale Recyclingrichtlinien und -anweisungen, um die korrekte Trennung zu gewährleisten.

Ermutigung zur Beteiligung: Motivieren Sie andere, ebenfalls an der Mülltrennung teilzunehmen, um die kollektive Wirkung zu erhöhen.