Biobasierte Kunststoffprodukte in der Verwertung · 2014. 6. 17. · NaWaRo und fossil Monomer-,...

Dr.-Ing. G. HädrichKNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbHInstitut an der Bauhaus-Universität Weimar

Dialog: „Fragen und Perspektiven zur Verwertung von Abfällenaus biobasierten Polymeren“Mittwoch, 21. Mai 2014Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), Potsdam-Golm

Biobasierte Kunststoffprodukte in der Verwertung

Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net

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 Strukturenmöglichst 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.

Etablierung einer Beratungsstelle zum optimierten Recycling/Verwertenbiobasierter Polymere im Rahmen des Biopolymernetzwerkes der FNR


Vorhaben - Intention und Methodik

• Aufarbeitung und Bereitstellung von Informationenzur 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


Verwendung genauer und aussagekräftiger Termini (I)

Biopolymer / Biokunststoff (DIN CEN/TR 15932)

• .

• keine Unterscheidung zur Funktionalität „bioabbaubar“

zwei unterschiedliche Aspekte und nicht gleichwertig (DIN CEN/TR 15932)

• biologische Abbaubarkeit (DIN CEN/TR 16208) Eigenschaft eines Stoffes, durch Mikroorganismen zersetzt zu werden, keineZeitangabe

• Kompostierbarkeit (DIN CEN/TR 16208) Fähigkeit eines Stoffes, innerhalb eines Zeitraums zu desintegrieren und ohneEinschränkungen vollständig biologisch abzubauen DIN 13432 und DIN 14995; Zertifizierungen vorhanden


Verwendung genauer und aussagekräftiger Termini (II)

Biopolymer / Biokunststoff (DIN CEN/TR 15932)

• .

• keine Unterscheidung zur Funktionalität „bioabbaubar“

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

• Zertifizierungen zur Anteilsangabe der Biomasse vorhanden


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-, Stärkeblends), Landwirtschaftsfolien

Entsorgung, Recycling und Verwertung

• aufgrund Anwendungsvielfalt in allen Entsorgungspfaden auffindbar

• ca. 60 % aller Kunststoffabfälle entstehen im Verpackungsbereich

• Bereiche:

Produkte aus biobasierten Polymeren/Kunststoffen

Verwertung vonpost-industriellen Abfällen

Verwertung vonpost-consumer Abfällen

sorten-/typenreine Verwertungvon biobasierten Polymeren

biobasierte Polymereim etablierten Verwertungsstrom


Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Restabfall

Beseitigung

Herstellung / Vertrieb

RohstofferzeugungNaWaRo und fossil

Monomer-, Polymer-u. Additivherstellung

Compoundierung

Handel / Vertrieb

Herstellungvon Erzeugnissen

allgemeinesWirtschaftssystem

Nutzung /Verbraucher

Abfallbewirtschaftung

Restmüll

EntsorgungErfassung und Sammlung u.a.

thermische /mechanisch-biologischeBehandlung

Produkte aus der Abfallbewirtschaftung

Energieenergetische Verwertung und Beseitigung

energetische Verwertung / Beseitigung: keine negativen Auswirkungen für biobasiertePolymere bekannt/benannt Heizwerte je nach Kunststoff (Drop-Ins /chemisch neuartige) zwischen Papier undkonventionellen Kunststoffen


Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Bioabfall

Beseitigung




Compoundierung

Handel / Vertrieb





Biotonnez.B. Sammel-

beutel für Bioabfall

BiologischeBehandlungKompostierungund Vergärung*

*bislang keineZertifizierungvorhanden



CO2, H2O, Energie?rohstoffliches Recycling, energetische Verwertung und Beseitigung


Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Bioabfall

Aerobe und anaerobe Behandlung

• BioAbfV und DüMV (nationale Verordnungen)

• Verpackungsabfall (AVV 15 01, def. in VerpackV) aus zertifiziertenkompostierbaren Biopolymeren nicht mehr Bestandteil der BioAbfV: keine Düngewirkung, unnötiger Energieaufwand, Heizwert nutzen erhöhte Fehlwürfe auf Abfallerzeugerseite

• Option für Nischenprodukte, z.B. kompostierbare Bioabfall-Sammelbeutel(saubere Erfassung von Küchenabfällen / Vorteile beim Handling der Biotonne)

• Abfallsatzungen (Kommunalrecht)

• Einsatz der Produkte von Satzung und Technik abhängig

• Umstellung der Verfahren von aerob auf anaerob: Bioabfall im Bioabfall-Sammelbeutel zum Teil anaerob nicht zugänglich Biogaserträge bioabbaubarer Biopolymere abhängig vom Biopolymerz.B. PLA ↓ (ca. 10 l/kg oDM) und Stärke ↑ (200 l/kg oDM)


Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen

Beseitigung




Compoundierung

Handel / Vertrieb





Pfandsysteme Duale Systeme


Aufbereitungtrocken-nassz.B. PET, PP/PE

Sortierungtrocken

z.B. PE/PP,PET, Folien,MKS u. EBS

Aufbereitungtrocken

z.B. MKS, PO

Rücknahmesysteme fürVerpackungen


Monomere, Reduktionsmittel, Gase, Öle u.Brennstoff (Energiesubstitut), Energie

rohstoffliches Recycling, energetische Verwertung und Beseitigung

Rezyklatewertstoffliches

Recycling

Aspekte:

• Einfluss auf denSortier- undAufbereitungsprozess

• Kompatibilitäten

• Differenzierte Betrach-tung von Drop-Ins undchem. neuartigen biob.Polymeren


Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen(inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)*

LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack)z.B. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc.

*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung

Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trockenProzessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle

PET PS PE / PP Folien MKS Rest- u. StörstoffeEBS**

Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall

Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen – Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung


• Aussortierung biobasierter Polymere als zusätzliche Fraktion technisch grundsätzlichrealisierbar, aber mit Anlagenanpassung verbunden

• Fehlwürfe bei Sortierung dadurch „Fremdstoffe“ in etablierten Fraktionen nicht auszuschließen

• Sortierversuche mit PLA-haltigem Material in einer Sortieranlage

Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen – Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung

PVC average

PLA differentsamples




*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung; ***MVA ggf. als energetische Verwertung eingest.


thermischeBehandlung

(MVA)

Brennstoff(energetische

Verwertung z.B.Zement- u.

Heizkraftwerk)

Energie(Beseitigung,

ggf. energetischeVerwertung***)



Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Verwertung/Beseitigung

energetische Verwertung / Beseitigung:

• keine negativen Auswirkungen für biobasierte Polymerebekannt/benannt

• Heizwerte je nach Kunststoff (Drop-Ins / chemischneuartige) zwischen Papier und konventionellenKunststoffen






Letztempfängeranlagen,Aufbereitung trocken

Prozessschritte (je Werkstofffraktion):u.a. Metallabscheidung, Zerkleinerung,

Siebung, Windsichtung, Sortierung,ggf. Agglomerieren

z.B. MKS

z.B. PO

Rezyklate,z.B. PET, PO, PS

(werkstoffliches Recycling)

Reduktionsmittel,Gase u. Öle

(rohstoffliches Recyclingz.B. Stahlwerk)

Brennstoff(energetische

Verwertung z.B.Zement- u.

Heizkraftwerk)



Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (trocken)

rohstoffliches Recycling

• keine negativen Auswirkungen fürbiobasierte Polymere bekannt/benannt

• nur 1 % aller Kunststoffe

werkstoffliches Recycling

• Kompatibilitäten und Beständigkeit






Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nassProzessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung,

sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche,Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren

z.B. PE / PP

Sinkfraktion Schwimmfraktion(ρ < 1)

PE / PPu.a. Rest- u.Störstoffe





Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (nass-trocken)


• PE/PP-Recycling - Schlüsselstellen:Dichte und Temperatur

• Kompatibilitäten und Beständigkeit








Sinkfraktion(ρ > 1)

Schwimm-fraktion

z.B. PET

PET u.a. Rest- u.Störstoffe





Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (nass-trocken)


• PET-Recycling - Schlüsselstellen:Temperatur und Dichte

• Anwendung des Rezyklats:Kompatibilität von PET und PLA kritisch


PfandsystemePET-Flaschen



Sinkfraktion(ρ > 1)

Schwimm-fraktion

z.B. PET

PET u.a. Rest- u.Störstoffe




Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Pfandsystem > Aufbereitung (nass-trocken)


• PET-Recycling - Schlüsselstellen:Temperatur und Dichte

• Anwendung des Rezyklats:Kompatibilität von PET und PLA kritisch

• Diskussionen bereits 2004 mit geplanterEinführung von PLA-Flasche Kontamination des etabliertenPET-Recyclings


Fazit

• Differenzierte Betrachtung und Begrifflichkeiten nutzen:aufgrund Vielzahl von Kunststoffarten, Entsorgungswegen undVerwertungsoptionen

• Drop-In-Lösungen: integriert in etablierte Recyclingwege, z.B. PET-Recycling 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


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Dr.-Ing. G. Hädrich

KNOTEN WEIMAR International Transferstelle Umwelttechnologien GmbHInstitut an der Bauhaus-Universität Weimar

E-Mail: [email protected].: +49 3643 584642

über

„Das diesem Vortrag zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft undVerbraucherschutz (BMELV) unter dem Förderkennzeichen 22018112 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegtbeim Autor.“

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