Die Vorhersage der Qualität von Rezyklaten ist sehr komplex. Das Forschungsprojekt PlasticBond hat dabei nun vielversprechende Fortschritte erzielt.

Die Eigenschaften von Rezyklaten müssen genau untersucht werden.

Eigenschaften und Verunreinigungen bei recycelten Kunststoffen

Polyethylen

Kunststoff Werkstoffe

Thermoplaste

Recycling

Umweltmanagement

Polypropylen

Kunststoff-Recycling

Kunststoffverarbeitung: Verfahren

Kunststoff-Aufbereitung

Kunststoff-Rezyklat

Kreislaufwirtschaft

Qualität von Kunststoffrezyklaten genau bestimmen

Die Bundesregierung arbeitet an einer nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie. Über diese sprach Kunststoffe mit Dr. Alexander Kronimus von PlasticsEurope.

Interview zur nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie der Bundesregierung

Streifinger, Florian

„Die Kreislaufführung von Kunststoffen reicht nicht aus“

Auf den Etiketten finden sich immer häufiger Hinweise auf den Rezyklatanteil bei der Materialzusammensetzung. Doch was genau steckt hinter dem Begriff?

Aus alt wird neu: Was sind Kunststoffrezyklate?

16:9

Was sind eigentlich Rezyklate?

In der Herstellung von PET-Getränkeflaschen kommt dem Einsatz von rPET eine immer größere Bedeutung zu. Laut einer Studie lag die rPET-Quote im Jahr 2021 bei 44,8 Prozent, Tendenz weiter steigend.

PET-Getränkeverpackungen werden nachhaltiger.

Verpackungsmittel aus Kunststoffen

Kunststoffverarbeitung

Polyethylenterephthalat

Einsatz von rPET steigt auf 44,8 Prozent

Auch bei Bauteilen aus technischen Kunststoffe sollen die CO2-Emissionen sinken. Ascend hat dafür auf der K 2022 PA mit hohem Recyclinganteil vorgestellt.

Auch im PA-Bereich steigt das Interesse an Rezyklaten. Ascend bietet deshalb künftig Typen mit bis zu 100 % Recyclinganteil an.

Geringerer CO2-Fußabdruck

Polyamide

Technische Kunststoffe

PA mit bis zu 100 % Rezyklatanteil

Philip O. Krahn, CEO der Otto Krahn Gruppe, im Kunststoffe-Interview zur aktuellen Lage der Branche und den Aussichten für 2023.

Seit zwei Jahren leitet Philip O. Krahn die Otto Krahn Gruppe.

Gespräch zur wirtschaftlichen Entwicklung der Kunststoffindustrie

Wirtschaft

Distributionslogistik

Logistik

„Es wird wesentlich rauer da draußen“

In diesem Jahr findet das renommierte Stuttgarter Kunststoffkolloquium in zwei Varianten statt: einmal in Präsenz und einmal virtuell.

Das virtuelle Stuttgarter Kunststoffkolloquium 2021 war so erfolgreich, dass die Veranstalter daran festhalten. Innerhalb von zwei Wochen stellen sie diesmal zwei Veranstaltungen auf die Beine: eine in Präsenz und eine virtuell. 

Biokunststoffe

Das doppelte IKT-Kolloquium

Die Qualität von Rezyklaten lässt sich sehr gut durch geeignete Additive verbessern. Ein Überblick über die Vielfalt der Produkte und deren Anbieter.

Stabilisatoren

Additive

Vitamine für die Kreislaufwirtschaft

Der Einsatz von TPE-Materialien mit Rezyklatanteil erhöht die Nachhaltigkeit von Fahrzeugen. Sie werden verstärkt auch im Innenraum verwendet.

Die passende Auswahl an hochwertigen Rezyklaten ermöglicht den Einsatz in anspruchsvollen Automobilanwendungen.  

Mit Rezyklaten den CO2-Fußabdruck von Dichtungen und Interieur-Bauteilen reduzieren

Thermoplastische Elastomere

Weich, elastisch und recycelt

Kohlefasern lassen sich nur schlecht aus Verbundbauteilen zurückgewinnen. Ein Recyclingverfahren verspricht nun Abhilfe ohne die Fasern zu schädigen.

Recycelte Carbonfasern (links) kommen für das vorgestellte CFRTP-UD-Band (rechts) zum Einsatz.

Kohlenstofffasern / -matten

Verstärkungsstoffe

Fasern

Halbzeuge und Zwischenprodukte

Kunststoff-Halbzeuge

Carbonfasern aus Fahrzeugen wiederverwenden

Die Automobilhersteller haben ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele für ihre Fahrzeuge formuliert. Darüber sprachen wir mit Frank Schumann von Trinseo.

Batterien

Energiespeicherung

Elektromobilität

Mobilität

Lichttechnik

„Es spricht nichts gegen den Einsatz von Rezyklaten für anspruchsvolle Bauteile“

Der ENTEX-Laborextruder LWE 30 bietet vielseitige Möglichkeiten für die Prozess- und Produktentwicklung in der Kunststoff-, Gummi- und Lebensmittelindustrie.

Silikone

Verbundwerkstoffe / Werkstoffverbunde

Kunststoffverarbeitung: Maschinen und Komponenten

Temperieren

Wärmebehandlung

Standardkunststoffe

Dienstleistungen

Lohnfertigung

Duroplaste

Hochleistungskunststoffe

Extrudieren (KU)

Compoundieren

Erforschen Sie Ihre Ideen und entwickeln Sie Ihre Produkte

Die Covid-19-Pandemie hat auch die Kunststofferzeuger hart getroffen. Doch nicht alle Kunststoffe sind gleichermaßen betroffen. Während die häufig in der Automobilindustrie verwendeten technischen Kunststoffe unter dem Einbruch des Fahrzeugabsatzes leiden, profitieren etwa Polyolefine teilweise von der Krise. Und auch wenn die Pandemie gerade alle anderen Themen in den Hintergrund rückt, schreitet dennoch die Entwicklung etwa bei der Kreislaufwirtschaft, Elektromobilität und Digitalisierung weiterhin voran. Über die gegenwärtige Situation und die zukünftige Entwicklung sprach Kunststoffe mit Vertretern der Kunststofferzeuger.

Ein Austausch in Pandemiezeiten: Coronabedingt fand das Kunststoffe-Expertengespräch rein digital statt. Dr. Matthias Scheibitz (oben links), Jürgen Luderer (oben rechts), Dr. Ingo Sartorius (unten links), und Dr. Karlheinz Hausmann (unten rechts) diskutierten dabei über die aktuelle Situation und die zukünftigen Trends bei Kunststoffen

Expertengespräch zu Trends und Herausforderungen bei Werkstoffen

Polybutylenterephthalat

Verpackungsmaterial

Automotive

Elektronik

Polyvinylchlorid

Kunststoff

Bauwesen

Baustoffe

„Wir teilen den Optimismus von  Wirtschaftsminister Altmaier nicht“

Polymaker bietet künftig das 3D-Druck-Filament Polymaker PC-r aus recyceltem Polycarbonat (PC) an. Das PC für die Filamente stammt von dem Werkstoffhersteller Covestro und besteht aus einer Kombination von wiederaufbereiteten Kunststoffabfällen und Neuware.

Durch die Kombination von Rezyklaten und Neuware sinkt der CO2 -Fußabdruck des PC und es lässt sich trotzdem zu Filamenten extrudieren

Filamente für additive Verfahren

Andere Werkstoffe

Werkstoffe für additive Verfahren

Additive Fertigung

Polycarbonat

Aus Wasserflaschen  werden Filamente

Elektro- und Elektronikhersteller möchten die Treibhausgasemissionen ihrer Produkte senken und das Abfallmanagement und Recycling für diese optimieren. Erreichen lässt sich das unter anderem durch den Einsatz nachhaltigerer Thermoplaste und qualitätsgesicherter Rezyklate. Wichtig sind außerdem enge Kooperationen zwischen Unternehmen zum Aufbau von Stoffkreisläufen und ein recyclinggerechtes Design von Geräten.

Mit Polymeren Nachhaltigkeitstrends in der Elektro- und Elektronikindustrie gestalten

Hilfe für eine grünere E&E-Welt

Kreislaufwirtschaft in der Automobilindustrie

Eine Lösung für Kunststoffabfälle aus Automobilen

Ergänzend zu den Möglichkeiten des klassischen mechanischen und des chemischen Recyclings untersucht der Automobilkonzern Audi gegenwärtig das lösungsmittelbasierte Recycling von Polymeren.

Mechanisches Recycling von Kunststoffen aus Altfahrzeugen beschränkt sich gegenwärtig noch auf wenige Polymere und Anwendungen. Der Großteil der Kunststoffabfälle bleibt ungenutzt. Ergänzend zu den Möglichkeiten des klassischen mechanischen und des chemischen Recyclings untersucht der Automobilkonzern Audi deshalb gegenwärtig das lösungsmittelbasierte Recycling von Polymeren. In einem gemeinsamen Projekt mit dem Fraunhofer IVV konnten vielversprechende Erfolge erzielt werden. Gerade im Hinblick auf die Kreislaufführung von technischen Kunststoffen ist das Verfahren ein vielversprechender Ansatz.

Kunststoff enthaltende Abfälle aus Altfahrzeugen sind in der Regel Mischfraktionen. Für ein sinnvolles Recycling müsse diese zunächst nach Polymeren getrennt werden. Um den aktuellen Stand der Technik dafür zu evaluieren, wurden bei Audi gemeinsam mit Partnern in den letzten Jahren umfangreiche Sortierversuche mit Mittel- und Nahinfrarotsensorik sowie Laserspektroskopie durchgeführt. Dabei zeigte sich, dass eine Anpassung auf automobile Abfallströme notwendig ist. Da für ein hochwertiges mechanisches Recycling eine Sortenreinheit von 100 % angestrebt wird, diese jedoch nur schwer realisierbar ist, sind für die Weiternutzung der Kunststoffe weitere Lösungen notwendig. Ein nachgeschaltetes, lösungsmittelbasiertes Recycling kann Sortierfraktionen mit deutlich höheren Verschmutzungsgraden verarbeiten. Eine einfachere und unvollständigere mechanische Verbundtrennung und Vorsortierung nach Zielpolymeren reicht dafür aus.

Im Automobilbau werden in der Regel keine reinen Polymere eingesetzt. Viele Bauteile bestehen aus Kompositen, in denen mehrere Kunststoffe als Verbünde zum Einsatz kommen (Bild 1). Auch die einzelnen Kunststofftypen werden für den gewohnten Einsatz mit Additiven und Füllstoffen versetzt. Beispielsweise helfen größere Mengen an Füllstoffen, das Polymer in Summe zu strecken und Eigenschaften wie das Schwindungsverhalten deutlich zu verbessern. Dafür kommen unter anderem Talkum und Calciumcarbonat zum Einsatz. Additive werden in geringen Mengen gezielt eingesetzt, um die Eigenschaften positiv zu beeinflussen, zum Beispiel die Hitzebeständigkeit mittels Flammschutzmitteln oder die Bruchfestigkeit durch Schlagzähmodifikatoren. Auf diese Weise entstehen für jedes Einsatzgebiet speziell angepasste Rezepturen.

Am Ende des Produktlebens wirft diese Vielfalt aber Probleme auf, falls die Kunststoffe weiter werkstofflich genutzt werden sollen. Verbünde müssen aufgeschlossen, Kunststoffmischungen sortiert und gegebenenfalls Additive und Füllstoffe abgetrennt werden. Das ist notwendig, damit die rezyklierten Kunststoffe die hohen Anforderungen in der Automobilbranche etwa im Hinblick auf die Crashsicherheit  erfüllen. Es kommt auch immer wieder vor, dass Additive während der jahrzehntelangen Nutzung des Fahrzeugs neu bewertet und dann als bedenklich eingestuft werden. Und das zum Produktionszeitpunkt des Fahrzeugs unproblematische Werkstoffe am Produktlebensende gesetzlichen Regelungen und Grenzwerten unterliegen. Kunststoffrezyklate, die diese Stoffe enthalten, dürfen dann nicht mehr in Umlauf gebracht werden. Lösemittelbasiertes Recycling bietet sich dafür ebenfalls als Lösung an.

Wie funktioniert lösungsmittelbasiertes Recycling?

Bei diesen Verfahren wird das Zielpolymer selektiv gelöst. Der Vorgang findet rein physikalisch statt, es findet somit keine chemische Abbaureaktion am Polymer statt und die Polymerketten bleiben intakt. Fremdpolymere und andere Feststoffe, die im Verfahrensinput vorliegen, bleiben ungelöst und werden wirkungsvoll abgetrennt. Auch mitgelöste Substanzen etwa Altadditive wie Flammschutzmittel können bei Bedarf aus der Kunststofflösung abgetrennt werden. Die verwendeten Lösemittel werden mithilfe von destillativen Prozessen zurückgewonnen und im Kreislauf geführt. Das Produkt des Verfahrens ist ein sehr reines Polymer auf dem Qualitätsniveau von Neuware. Aus dem ungelösten Rückstand kann der Prozess dann weitere Kunststofftypen herauslösen und analog aufbereiten. Für die Verwertung der Rückstände empfiehlt das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) entweder die sichere thermische Entsorgung oder – bevorzugt – eine Verwertung in speziell adaptierten Pyrolyseanlagen.

Das Fraunhofer IVV arbeitet bereits seit Längerem an der Weiterentwicklung und Optimierung von lösungsmittelbasierten Recyclingprozessen. Es wurden in der Vergangenheit alle gängigen Thermoplaste als Zielpolymere sowie aussichtsreiche Abfallströme evaluiert und die Prozesstechnik in den Industriemaßstab skaliert. Zusammen mit der CreaCycle GmbH entwickelte das Institut den „CreaSolv Prozess“. Er adressiert viele Herausforderungen, die Post-Consumer-Abfälle aus dem Automobilbereich an die Kreislaufwirtschaft stellen. Wie erwähnt sind dabei die größten Schwierigkeiten das Vorliegen von Mischfraktionen, Kontaminationen und die Forderung nach hohen Rezyklatqualitäten. Lösungsmittelbasierten Recyclingverfahren wurden erst kürzlich im Rahmen des europäischen Multicycle-Projekts eine vorteilhafte Ökobilanz zugeschrieben. Sie ist deutlich günstiger als die thermische Verwertung und – aus der Perspektive der Abfallbehandlung – auch deutlich attraktiver als die Neuwareproduktion.

Die Verfahren können technisch für alle thermoplastischen Kunststofftypen eingesetzt werden. Für die industrielle und kommerzielle  Umsetzung sind sowohl die Wirtschaftlichkeit des Prozesses und die Anlagenverfügbarkeit als auch die Bereitstellung von ausreichenden Abfallmengen entscheidende Kriterien. Im Hinblick auf automobile Kunststoffkreisläufe ist die Technologie für Polyamide (PA) wie PA6 und PA66 sowie für Styrol-Copolymere wie ABS und PC+ABS-Blends sehr vielversprechend. Um das Verfahrenspotenzial zu demonstrieren, wurden bereits PA6, PA66 und PC+ABS aus Shredderrückständen alter Audi-Fahrzeugen gewonnen (Bild 2). Das mittels CreaSolv aufbereitete Material wird in einem nächsten Schritt für die Erprobung und Validierung von Bauteilen eingesetzt. Bei Audi werden gegenwärtig die Potenziale untersucht, die der Prozess für das Kunststoffrecycling aus Automobilen mit sich bringt.

Die Arbeiten des Automobilherstellers mit Altkunststoffen aus Fahrzeugen zeigen, dass für die Realisierung einer umfassenden Kreislaufwirtschaft von Kunststoffen aufeinander abgestimmte mechanische, lösungsmittelbasierte und chemische Recyclingverfahren notwendig sind. Nur durch die Kombination der Verfahren lässt sich die Vielfalt der Kunststofftypen nachhaltig und effizient im Kreislauf halten. Damit die Recyclingprozesse noch bessere Ergebnisse erzielen, müssen die gewonnenen Erkenntnisse aber auch in die Produktentwicklung einfließen, und zwar auf allen Ebenen: im Rahmen der Werkstoffauswahl, der Bauteilentwicklung und auch bei den übergeordneten Fahrzeugkonzepten. Dadurch kann es künftig gelingen, in der Automobilindustrie tatsächlich Kunststoffkreisläufe zu schließen.

Audi AG  

https://www.audi.de

Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik u Verpackung IVV 

https://www.ivv.fraunhofer.de

Ausgabenartikel KU11-22

Für Kunststoffabfälle aus Automobilen bieten sich oft lösungsmittelbasierte Recyclingverfahren an. Mit diesen können auch Verbundmaterialien und mit Additiven versetzte Kunststoffe aufbereitet werden. 

Bild 1. Kunststoffabfällen aus Automobilen bestehen häufig aus unterschiedlichen Polymeren. Beim lösungsmittelbasierten Recycling werden einzelne Kunststofftypen durch spezielle Lösemittel herausgelöst.

Bild 2. In einem Pilotprojekt wurde die Aufbereitung von Altkunststoffen aus Fahrzeugen von Audi am Fraunhofer IVV untersucht. Die Kunststoffabfälle (links) werden dabei mit Lösungsmittel gelöst (Mitte), ausgefällt und zu Rezyklat verarbeitet (rechts). 

KU 11-22_Audi - Hauptartikel

Jutta Schoberer arbeitet in der Technologieabsicherung von Audi in Ingolstadt.

Lars Merkert ist in der Technologieabsicherung von Audi in Ingolstadt tätig.

Dr. Martin Schlummer ist Geschäftsfeldmanager Recycling und Umwelt am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung (IVV) in Freising.

Weitere Informationen unter: <a href="http://www.audi.de" target="_blank">www.audi.de</a> <a href="https://www.ivv.fraunhofer.de/de/recycling-umwelt.html" target="_blank">www.ivv.fraunhofer.de</a>