Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg
Berliner Tor 5
20099 Hamburg
Das Recycling von Kunststoffabfällen bleibt eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Besonders Verpackungsabfälle, die über die Hälfte des deutschen Kunststoffmülls ausmachen, sind stark verschmutzt und schwer zu verwerten. Mit der neuen EU-Verordnung „Packaging and Packaging Waste Directive" (PPWD) steigt der Druck auf die Branche: Ab 2040 müssen min. 25 % der kontaktempfindlichen Verpackungen, z.B. für Lebensmittel, aus recyceltem Material bestehen. Aktuell liegt dieser Anteil bei < 1 %.
Das derzeit vorherrschende mechanische Recycling – bestehend aus Waschen, Zerkleinern und Einschmelzen – stößt an seine Grenzen. Kunststoffe unterliegen bei jedem Recyclingzyklus einer Alterung, was zu einer schrittweisen Verschlechterung der Materialeigenschaften und eingeschränkter Wiederverwendbarkeit in hochwertigen Anwendungen führt. Ein Großteil der Abfälle landet daher weiterhin in der Verbrennung, statt in den Kreislauf zurückzukehren.
Hier setzt das chemische Recycling an: Durch Pyrolyseverfahren werden Kunststoffabfälle zu hochwertigem Öl verarbeitet und molekular in ihre Grundbausteine zerlegt - der Ausgangsstoff für völlig neue, reine Kunststoffe. Diese Methode ist deutlich robuster gegenüber Verunreinigungen und kann Abfallströme nutzen, die bisher ungenutzt verbrannt oder deponiert werden. Studien zeigen zudem ein erhebliches Potenzial zur Einsparung von Treibhausgasen gegenüber der energetischen Verwertung.
Doch es gibt entscheidende Wissenslücken. Wie genau wirken sich Störstoffe und Verunreinigungen auf den Pyrolyseprozess aus? Bislang fehlen systematische Untersuchungen und klare Reinheitsanforderungen an die Abfallströme und Normen. Gerade kleine und mittelständische Entsorgungsunternehmen sind mit dieser komplexen Materie oft überfordert. Es fehlen Personal und Expertise, um mit den großen Chemiekonzernen Schritt zu halten.
Auffällig ist zudem eine geografische Lücke. Während sich Pilotanlagen für chemisches Recycling vor allem in Nordrhein-Westfalen und Hessen konzentrieren, fehlt es im Norden Deutschlands an vergleichbaren Projekten - und das, obwohl die Region mit Raffinerien und dem Hamburger Hafen ideale infrastrukturelle Voraussetzungen bietet.
Genau hier setzt das Projekt CIRCUS an: Es soll die Sortierung norddeutscher Kunststoffabfälle am Beispiel der Bestsort GmbH optimiert, die Wirkung von Störstoffen auf chemische Recyclingprozesse untersucht und daraus konkrete, praxisnahe Empfehlungen für Entsorgungsunternehmen entwickelt werden.
Über rund ein Jahr werden die Kunststoffabfälle eines regionalen Sortierbetriebs regelmäßig beprobt und analysiert, um herauszufinden, welche Störstoffe (z. B. andere Kunststoffe, Metalle, organische Verunreinigungen) das chemische Recycling per Pyrolyse erschweren. Zunächst zeigt eine Literaturrecherche, was bereits über solche Störeinflüsse bekannt ist und welche Vorbehandlungsverfahren sich bewährt haben.
Die entnommenen Abfallproben werden zerkleinert, gewaschen, getrocknet und auf Verarbeitbarkeit getestet – sowohl im aktuellen Sortierzustand als auch mit einer testweise verbesserten Sortierung (z. B. Trennung nach Polyethylen und Polypropylen). Mit einem breiten analytischen Methodenspektrum (u. a. FTIR, Pyro-GC/MS, Thermoanalysen, Röntgenfluoreszenz, ICP-OES, Elementaranalyse) werden die Rohstoffe chemisch und physikalisch genau charakterisiert.
Störstoffe mit bisher unbekannter Wirkung werden gezielt in Modellabfällen – reinen Kunststoffen mit gezielt zugesetzten Störstoffen – im Labor pyrolysiert. So lässt sich isoliert nachvollziehen, wie einzelne Verunreinigungen den Prozess und die entstehenden Produkte (Öl, Gas, Rückstände) beeinflussen. Die Produktfraktionen werden ebenfalls umfassend analysiert (z. B. per 2D-Gaschromatographie, Siedeverlauf, Viskosität), um ihre Eignung für die Weiterverarbeitung, etwa in Raffinerien, zu bewerten.
Aus den Erkenntnissen werden konkrete Empfehlungen für die Sortierung, Vorbehandlung und Prozessführung abgeleitet. Abschließend wird die optimierte Sortierung wirtschaftlich sowie ökologisch bewertet.