Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
In j\u00fcngster Zeit werden, besonders f\u00fcr Verpackungen, verst\u00e4rkt biologisch abbaubare Biokunststoffe eingesetzt. Es wird vermutet, dass ihre von den etablierten Kunststoffen abweichenden physikalisch-mechanischen und Verarbeitungseigenschaften zu St\u00f6rungen der herk\u00f6mmlichen Recyclingprozesse f\u00fcr Kunststoffabf\u00e4lle (Erfassung, Identifizierung, Aufbereitung, Spritzguss oder Extrusion) f\u00fchren k\u00f6nnen. Erh\u00f6hter Sortieraufwand und Einbu\u00dfen der Qualit\u00e4t der Recyclate k\u00f6nnten die wirtschaftliche Situation klein- und mittelst\u00e4ndischer Unternehmen der Recyclingbranche gef\u00e4hrden.
\nIm Rahmen des Projektes sollten Handlungsempfehlungen erarbeitet werden, die dazu beitragen, das Recycling von Verpackungskunststoffen weiterhin in hoher Qualit\u00e4t zu gew\u00e4hrleisten. Das Ziel besteht darin, im Produktionsma\u00dfstab \u0096 und nicht nur, wie bisher praktiziert, im Laborma\u00dfstab – festzustellen, ob sich auf dem Markt befindliche bioabbaubare Biokunststoffe (PLA, PHB u. a.) entweder abtrennen oder ggf. weitgehend problemlos gemeinsam mit klassischen Kunststoffen, wie PE oder PP, werkstofflich recyceln lassen.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs wurden theoretische Mengenpotenziale biologisch abbaubarer Biokunststoffe in den Erfassungssystemen ermittelt und analysiert, welche Arten biologisch abbaubarer Biokunststoffe aktuell eingesetzt werden (PLA, PHB oder TPS) bzw. welche Mengen tats\u00e4chlich in den Stoffstrom gelangen k\u00f6nnen.
\nOnline oder in pers\u00f6nlichen Gespr\u00e4chen auf Messen und Konferenzen wurden bei Rohstoffherstellern und \u0096vertreibern sowie Verpackungsmittelherstellern und -vertreibern wesentliche Motivationen zum Einsatz von biologisch abbaubaren Biokunststoffen erfragt. Sortierkampagnen wurden durchgef\u00fchrt, um den Anteil biologisch abbaubarer Biokunststoffe im Massestrom der Leichtverpackungen zu bestimmen. Durch die Analyse der konkreten Verfahrensbedingungen in den Recyclingunternehmen f\u00fcr Aufbereitung und Recycling, wie Temperatur, Feuchtigkeit, Prozess-Zeiten, Waschbedingungen und Waschmittelzu-s\u00e4tze wurde gew\u00e4hrleistet, dass die bei der ConVerta GmbH geplanten Versuche unter wirklich praxisnahen, realen und qualit\u00e4tsgesicherten Bedingungen vorgenommen werden. An Pr\u00fcfst\u00e4ben aus Mischungen von Polyolefinen mit 5, 10 und 15 Masse-% PLA bzw. PLA-Blends wurden bei verschiedenen Versuchsbedingungen Eigenschaften, wie Zugfestigkeit, E-Modul, Schlagz\u00e4higkeit und Bruchverhalten in Abh\u00e4ngigkeit von der Restfeuchte ermittelt. Unter Beachtung der Ergebnisse dieser Laboruntersuchungen konnten schlie\u00dflich in einem \u0084Gro\u00dfversuch\u0093 Erzeugnisse (Ecoraster und Paletten) hergestellt und gepr\u00fcft werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Untersuchungen zum Aufkommen sowie M\u00f6glichkeiten zur Sortierung und Abtrennung:
\nBei der Auswertung der Befragung von Verpackungsmittelherstellern und \u0096Vertreibern wurde festgestellt, dass \u0084Nachhaltigkeit und Umweltbewusstsein als Unternehmensstrategie\u0093 und der \u0084\u00f6kologische Druck durch die Verbraucher\u0093 als h\u00e4ufige Begr\u00fcndungen f\u00fcr die Verwendung von biologisch abbaubaren Biokunststoffen genannt werden. Als Hindernisse wurden vor allem die \u0084unvollst\u00e4ndige Kommunikation bez\u00fcglich der Entsorgungsysteme\u0093 sowie die \u0084fehlende Akzeptanz bei Kunststoffrecyclingunternehmen\u0093 genannt. Die mangelnde Temperaturbest\u00e4ndigkeit von Biokunststoffen kann den Hygieneanforderungen bei der Verwendung von Folien mit Lebensmittelkontakt entgegenstehen. Aktuell gelangen in Deutschland vor allem Leichtverpackungen aus PLA sowie Einkaufst\u00fcten und Obstbeutel aus TPS- oder PLA-Blends in die LVP-Fraktion. Die Sortier- und Aufkommensanalysen im DSD (\u0084Gelbe S\u00e4cke im Erfassungssystem\u0093 bzw. Input-Ballen im Recyclingunternehmen) ergaben Masseanteile von maximal 0,2%. Es ist somit momentan keine Beeinflussung des Recyclings etablierter fossil-basierter Kunststoffe zu erwarten. Im Rahmen des Projektes konnte auch gezeigt werden, dass Erkennung und Abtrennung von Biokunststoffen aus dem Strom der LVP-Abf\u00e4lle technisch durchaus sehr gut m\u00f6glich sind. Die Spektren lassen sich f\u00fcr die verwendeten Scannern anpassen. F\u00fcr alle untersuchten Biokunststoffe, z. B. PLA-basierte Kunststoffe, sind ausreichend \u00fcberlagerungsfreie NIR-Spektralbereiche vorhanden.<\/p>\n
Praktische Versuche zum Recycling:
\nAlle untersuchten Biopolyester sind hygroskopisch. Beim Waschen zeigt sich, dass bei Zugabe von Natronlauge zum Waschwasser und bei h\u00f6heren Temperaturen die Extraktionsmasse, insbesondere bei PLA, stark zunimmt. Das Waschwasser wird verunreinigt (eventuell Erh\u00f6hung des BSB). Waschen ohne Natronlauge hat dagegen auch nach 20 min kaum Einfluss auf das Waschwasser und wird empfohlen. Bei Wahl der f\u00fcr PP\/PE-Regranulate aus LVP \u00fcblichen Bedingungen wurde f\u00fcr die ausgew\u00e4hlten Biopolyester die Masse-Fluss-Rate (MFR) bestimmt. Dabei wurden mindestens die 20-fachen MFR-Werte erreicht, d. h. die Biopolyester flie\u00dfen wesentlich leichter.
\nBei dem Unternehmen ConVerta\/Purus GmbH wurden aus Mischungen von PP\/PE mit 5-10 Masse-% PLA \u00fcber den Doppelschneckenextruder Granulate und anschlie\u00dfend auf der Spritzgie\u00dfmaschine Ecoraster und Transportpaletten hergestellt. Bei der Verarbeitung wurden sinkende Schmelzedr\u00fccke, Entmischungen im Schmelzestrom, eine thermische Sch\u00e4digung sowie eine ungleichm\u00e4\u00dfige Verteilung der Biopolyester im Formteil festgestellt. Zus\u00e4tzlich war die Erh\u00f6hung der K\u00fchlzeit f\u00fcr die Entformung notwendig. Eine sinkende Schwindung des Materials erschwert bei der Herstellung die Entformung aus dem Werkzeug und kann zu Problemen bei der Montage der Teile f\u00fchren. Das Formteilgewicht stieg aufgrund der h\u00f6heren Dichte der Biopolyester an. Alle diese genannten Fakten f\u00fchren zu Wirtschaftlichkeitsverlusten. Auch die anwendungstechnischen Eigenschaften der Formteile sind von Bedeutung: Die gemessene Abnahme der Zug- und Druckfestigkeit k\u00f6nnte schon bei geringerer Krafteinwirkung zum Versagen f\u00fchren. Ein steigender E-Modul f\u00fchrt zu h\u00f6herer Steifigkeit, was jedoch eventuell vorteilhaft sein kann. Die deutlich sinkende Schlagz\u00e4higkeit verst\u00e4rkt die Verspr\u00f6dungstendenz.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Zwei Workshops mit den an der Herstellungs-, Distributions-, Nutzungs- und Verwertungskette beteiligten Unternehmen und Institutionen dienten der Vorstellung der Projektergebnisse und der Qualifizierung der weiteren Projektarbeit. Neben der Diskussion zahlreicher praktischer Recyclingprobleme stand die Frage im Mittelpunkt, ob und wie die Verpackungshersteller und -vertreiber bereit sind, ihre Produzenten- bzw. Produktverantwortung wahrzunehmen (Bioabbaubarkeit von Verpackungen als Wert der \u0084Nachhaltigkeit\u0093? Ressourcenschonung vs. potenzielle Beschr\u00e4nkung der Recyclingf\u00e4higkeit.) Weitere Gegenst\u00e4nde der Beratung waren der m\u00f6gliche Einfluss des gesamteurop\u00e4ischen Marktes (Importe), M\u00f6glichkeiten und Grenzen einer Kennzeichnung bioabbaubarer Biokunststoffe und m\u00f6gliche Auswirkungen bioabbaubarer Kunststoffe auf \u0084marine littering\u0093. <\/p>\n
Projekt und Projektergebnisse wurden in Vortr\u00e4gen zur Hannovermesse, im Rahmen von Veranstaltungen (bvse-Fachverbandes Kunststoffrecycling, SBG Dresden mbH). auf dem 24. Seminar \u0084Kunststoffrecycling in Sachsen\u0093 in Dresden sowie zum 18. Internationalen Altkunststofftag in Bad Neuenahr vorgestellt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die oben dargestellten Ergebnisse des Versuchs im Produktionsma\u00dfstab haben die bei Technikumsversuchen gewonnenen Erkenntnisse best\u00e4tigt. Neben den Eigenschaften, die f\u00fcr die Formteile ausreichend sein m\u00fcssen, sind auch Gewicht und Zykluszeit in der Kalkulation ma\u00dfgebliche Gr\u00f6\u00dfen.
\nZusammenfassend kann eindeutig festgestellt werden, dass bioabbaubare Biopolymere das Kunststoffrecycling beeinflussen. Mit Blick auf das jeweils vorgesehene Einsatzgebietes des Produktes ist zu entscheiden, ob die ben\u00f6tigten Eigenschaften weiterhin erreicht werden k\u00f6nnen. Wenn dies nicht der Fall ist, sollten die bioabbaubaren Biokunststoffe vor der Verarbeitung aussortiert werden. Es wurde gezeigt, dass dies durchaus m\u00f6glich ist. Eine Anpassung vorhandener Produktionsanlagen f\u00fcr die Verarbeitung von Mi-schungen mit bioabbaubaren Biokunststoffen ist aus unserer Sicht technologisch und \u00f6konomisch problematisch.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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