Kunststoffrecycling: Werkstoffliche Wiederverwertung von Kunststoffen

Kunststoffrecycling: Werkstoffliche Wiederverwertung von Kunststoffen

 

Beim werkstofflichen Recycling bleibt die chemische Struktur der Werkstoffe vollständig erhalten; man spricht daher auch vom materiellen Recycling. Es geht also stets darum, die anfallenden Kunststoffabfälle geeignet in den Produktionskreislauf einzubinden und Kunststofferzeugnisse daraus herzustellen, wofür erst Granulate hergestellt werden.

 

Werkstoffliches Recycling lässt sich problemlos mit Produktionsabfällen praktizieren, da sie sortenrein anfallen. Meist genügt hier Zerkleinern und erneutes Aufschmelzen. Ganz anders sieht es dagegen mit dem eigentlichen Kunststoffmüll aus, der in der Regel aus einem Gemisch verschiedener Sorten besteht und verschmutzt ist. Zusätzlich können sich die Materialeigenschaften durch unbekannte chemische und physikalische Einflüsse während des Gebrauchs verändert haben. Eine werkstoffliche Verwertung führt deshalb nicht unbedingt zu qualitativ ähnlichen Erzeugnissen wie die Ausgangsprodukte. Über mehrere Gebrauchszyklen kann diese Form des Recyclings schnell zum »Downcycling« werden, d. h. einer steten Verschlechterung der Sekundärrohstoffe. Daraus noch herstellbare Produkte wie Parkbänke oder Kunststoffleisten kann der Markt nicht unbegrenzt aufnehmen.

 

 Sortier- und Trenntechniken

 

Der Schlüssel für eine optimale werkstoffliche Verwertung liegt im Zustand des Materials. Daher empfiehlt es sich, wann immer möglich, organisierte Systeme zur Rücknahme einzurichten. Nach technischem Aufwand für die Verwertung unterscheidet man drei Gruppen von Altkunststoffen:

 

∙ Sortenreine Produktionsabfälle sind handelstypspezifisch, d. h., sie sind definiert bis hin zur speziellen Sorte eines Herstellers. Waschen, Sortieren und Trocknen sind in der Regel nicht nötig.

 

∙ Sortenähnliche Gewerbeabfälle aus Industrie und Gewerbe entsprechen bestimmten Produktgruppen wie z. B. Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polyvinylchlorid (PVC). Da diese Abfälle oft verschmutzt sind, kann man hier meist nur auf das Trennen verzichten.

 

∙ Bei den heterogenen und stark verdreckten Abfällen aus dem Konsumbereich wie dem Hausmüll sind viele Verfahrensschritte wie Trennen und Waschen nötig, um daraus sortenähnliche Granulate zu erhalten. Beim Verzicht darauf können die vermischten Altkunststoffe nur zu einfachen Formteilen umgeschmolzen werden.

 

Es gibt zwei Klassen von Verfahren zum Trennen und Sortieren der Abfälle. Die Makrotrennung unterscheidet die Produkte, sortiert also z. B. Flaschen, Becher und andere Formen nach der Gestalt, sei es über Bildverarbeitung oder manuell. Auch optische Methoden kommen zum Einsatz, ebenso wie Drehteller und Bänder, die Schwer- und Zentrifugalkräfte für diesen Zweck nutzen. Die zweite Klasse hingegen sortiert erst die aufgemahlenen Produkte. Diese Mikrotrennung ist deutlich effektiver als die Makrotrennung, aber auch apparativ aufwendiger. Eine ganze Reihe von physikalischen Trennmethoden kommen zum Einsatz oder sind im Versuchsstadium. So kann man nach der Dichte klassieren, sei es mit Hydrozyklonen, d. h. Zyklonen für Flüssigkeiten, oder in Schwimm-Sink-Behältern. Auch die Geometrie (Größe) kann als Trennparameter dienen, z.B. bei Windsichtern, bei denen ein vertikal nach oben geleiteter Luftstrom alle Teilchen mit sich fortführt, deren Fallgeschwindigkeit kleiner als die Aufwärtsgeschwindigkeit der Sichtluft ist.

 

 Verfahrensablauf

 

Beim materiellen Recycling verschmutzter und vermischter Kunststoffabfälle wird der Abfall von Vorzerkleinerern und Schneidmühlen zerstückelt. Mit Sieben lässt sich die gewünschte Größe einstellen, z. B. Stücke von 10 mm. Diese kommen dann zum Waschen in ein Trommelsieb und durchlaufen eine Waschstrecke. Anschließend werden die Stücke nochmals zerkleinert. In der ersten Trennstufe wird weiterer Schmutz durch Scherkräfte beseitigt. Im Schwimm-Sink-Scheider werden die Polyolefine (Gemische von Kohlenwasserstoffen) von der absinkenden Schwerfraktion getrennt. Diese enthält vor allem Polystyrol (PS), PVC und weitere Verunreinigungen. Die Polyolefinfraktion wird danach getrocknet und granuliert, die Schwerfraktion im Hydrozyklon in eine PS- und eine PVC-Fraktion separiert. Nahezu sortenreine Fraktionen sind das Resultat.

 

 Recycling von Duromeren

 

Verwertung durch Umschmelzen scheidet für Duromere aus, da es vernetzte und nicht thermoplastisch verformbare Kunststoffe sind. Im Prinzip lassen sich Bauteile aus glasfaserverstärkten Duromeren aufmahlen und der Neuproduktion anteilig zuschlagen. Polyurethane können fein gemahlen als Rezyklat anteilig in der Herstellung wieder verwendet oder als Partikel mit einem Bindemittel zu Folien und Platten verarbeitet werden.