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Chemisches Kunststoff-Recycling

Die RAMPF Eco Solutions GmbH & Co. KG mit Sitz in Pirmasens ist ein Fachunternehmen für chemische Lösungen zur Herstellung hochwertiger alternativer Polyole. Kernkompetenz ist die Herstellung maßgeschneiderter alternativer Polyole aus Produktionsreststoffen aus der Produktion von Polyurethan (kurz: PUR). PUR ist eine auf Basis von Rohöl hergestellte Gruppe von Kunststoffen, welche häufig Anwendung in Matratzen, Möbelpolsterungen, Teppichen, Lacken, Schuhen, Autoteilen oder Dämmschäumen findet. Es handelt sich dabei um sogenannte duroplastische Kunststoffe, welche im Gegensatz zu thermoplastischen Kunststoffen schwer oder nur eingeschränkt werkstofflich (mechanisch) recycelt werden können. Das mechanische PUR-Recycling ist derzeit vorherrschend. Dafür müssen die Kunststoffabfälle nach der jeweiligen PUR-Kunststoffart sortiert, gereinigt und zerkleinert werden. Anschließend werden sie verklebt (z. B. zu Platten) oder vermahlen als Zuschlagstoff eingesetzt. Allerdings ist der Einsatz dieser mechanischen Verfahren stark beschränkt, da die Qualität der Recyclatprodukte in der Regel minderwertiger ist und die Absatzmärkte für diese Produkte sehr beschränkt sind. In diesem Projekt soll eine Demonstrationsanlage für das Recycling der größten Applikationen von PUR-Kunststoffabfällen (Weich- und Hartschäume mit insg. 52 Prozent Marktanteil am Gesamt-PUR) aufgebaut werden. Diese PUR-Abfälle (z. B. Sandwich‐Elemente, Isolierschäume, Möbel, Autositze, Matratzen) werden nicht mechanisch in nennenswerten Mengen recycelt und gehen daher derzeit in die energetische Verwertung. In diesem Vorhaben sollen zwei unterschiedliche Solvolyseverfahren (jeweils angepasst auf Hartschaum- bzw. Weichschaum-PUR) umgesetzt werden. Bei der Solvolyse von PUR wird der Kunststoff mittels eines Lösungsmittels (z. B. mit Glykol bzw. einer Säure) gespalten. Als Endprodukt entsteht ein Recyclat‐Polyol, welches direkt wieder als Rohstoff bei der PUR‐Herstellung eingesetzt werden kann. Dieses Recyclat-Polyol entspricht in den Eigenschaften Virgin-Polyol, also dem konventionellen Rohstoff für die PUR-Herstellung (Primärrohstoff), für dessen Produktion immer Erdöl benötigt wird. Mit dem PUR-Recycling wird folglich der Erdölbedarf in der Produktion reduziert. Neben der Vermeidung der Verbrennung von PUR-Abfällen ergibt sich durch die geplante Herstellung von etwa 15.000 Tonnen Recyclat-Polyol pro Jahr eine THG-Emissionsminderung von rund 60.000 Tonnen CO 2 ‐Äquivalenten pro Jahr (im Vergleich zur Herstellung der gleichen Menge Virgin-Polyol). Darüber hinaus kommt bei diesem Projekt der Ressourceneinsparung eine übergeordnete Bedeutung zu, insbesondere im Hinblick auf die Kreislaufwirtschaft und Defossilisierung der Industrie. Denn durch das Recycling bisher nicht recycelbarer Kunststoffabfälle werden primäre fossile Rohstoffe eingespart. Damit soll das Projekt aufzeigen, dass diese Art des Recyclings für die eingesetzten sowie weitere Abfälle geeignet ist und sich wirtschaftlich darstellen lässt. Das Projekt hat daher Modellcharakter für das chemische PUR-Recycling. Die Übertragbarkeit auf andere PUR‐Kunststoffe (Elastomere, technische Formteile wie Lenkräder, Gehäuse usw.) und generell auf andere Kunststoff-Typen (PET, PC, PA, Bio-Polymere) ist möglich und soll auch im Rahmen des Projektes erörtert werden. Branche: Chemische und pharmazeutische Erzeugnisse, Gummi- und Kunststoffwaren Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: Rampf Eco Solutions GmbH & Co. KG Bundesland: Rheinland-Pfalz Laufzeit: seit 2023 Status: Laufend

Möglichkeiten und Grenzen der Entsorgung carbonfaserverstärkter Kunststoffabfälle in thermischen Prozessen

Im Rahmen des UFOPLAN-Vorhabens "Möglichkeiten und Grenzen der Entsorgung carbonfaserverstärker Kunststoffabfälle in thermischen Prozessen" wurden unterschiedliche thermische Prozesse im Hinblick auf ihre Eignung zur energetischen und rohstofflichen Verwertung verschiedener carbonfaserhaltiger Abfälle untersucht. Der Fokus der Messungen an den großtechnischen Anlagen lag auf der Ermittlung einer potenziellen Faserbelastung der prozessspezifischen Reststoffe bzw. Produkte. Zusätzlich wurden Laboruntersuchungen zum thermischen Faserabbau, sowie zur mechanischen und chemischen Faserrückgewinnung durchgeführt. Eine begleitend durchgeführte Recherche zum Stand des Wissens und der Technik zur Behandlung von carbonfaserhaltigen Abfällen zeigt, dass es Ansätze zum Recycling von Carbonfasern (CF) gibt. Auch für mit Kunststoff benetzte (CFK) Abfälle existiert mit der Pyrolyse ein Prozess zum werkstofflichen Recycling. Die dabei rezyklierten Carbonfasern (rCF) werden bereits in einzelnen Anwendungen eingesetzt. Eine breitere Marktakzeptanz fehlt derzeit noch. Die Laboruntersuchungen zu Methoden der Faserrückgewinnung mittels mechanischer Prozesse zeigten, dass verschiedene Abfallarten unterschiedliches Zerkleinerungsverhalten aufweisen. Kurzfasern können in bestimmten Prozessen durch mechanisch aufbereitete rezyklierte Materialien ersetzt werden. Durch den Zerkleinerungsschritt kommt es jedoch zum Downcycling. Bei den Untersuchungen zur chemischen Faserrückgewinnung mittels Solvolyse konnte im Labormaßstab, insbesondere mit überkritischem Wasser sowie angesäuertem Polyethylenglycol, das grundsätzliche Potenzial nachgewiesen werden. Im Fokus des Projekts standen die großtechnischen Untersuchungen zur energetischen Verwertung carbonfaserhaltiger Abfälle in einer Siedlungs- und einer Sonderabfallverbrennungsanlage sowie einer Zementofenanlage. Für eine rohstoffliche Verwertung als Kohlenstoffsubstitut wurden Untersuchungen in einem Elektroniederschachtofen der Calciumcarbidherstellung durchgeführt. Die großtechnischen Untersuchungen zeigten, dass Siedlungs- und Sonderabfallverbrennungsanlagen für eine energetische Verwertung von Carbonfasern nicht geeignet sind, da ein Großteil der Carbonfasern unter den Prozessbedingungen nicht ausreichend umgesetzt und zu einem erheblichen Anteil mit der Rostasche bzw. Schlacke ausgetragen wurde. Weiterhin wurden insbesondere in der Siedlungsabfallverbrennungsanlage, die mit einer Rostfeuerung ausgestattet ist, Carbonfasern mit dem Abgasstrom aus dem Feuerraum ausgetragen. Fasern wurden in der Kesselasche und den Rückständen der Abgasreinigung festgestellt. Auch in der Sonderabfallverbrennungsanlage wurden Carbonfasern in der Kesselasche gefunden, jedoch in geringerer Menge als bei den Messungen an der Rostfeuerung. Ein Austrag von Fasern über den Kamin erfolgte in keiner der Anlagen. Ein Teil der Fasern lag in Geometrien vor, die der WHO-Definition für lungengängige Fasern entsprechen (WHO-Fasern). Die Untersuchungen in der Zementofenanlage erforderten zunächst orientierende Experimente zur Art der Aufgabe der carbonfaserhaltigen Stoffströme. Im Rahmen der Mitverbrennung wurde die aufbereitete CF-Fraktion mit dem Ersatzbrennstoff (Fluff) über den Ofenbrenner dosiert. Bei den Analysen der Produkte wurden im Klinker in einzelnen Proben Carbonfasern in moderater Anzahl nachgewiesen, deren Menge sich aber nicht signifikant von der Referenzmessung, (ohne CF-Mitverbrennung) unterschied. Da im Rahmen dieses Projekts die Zugabe der carbonfaserhaltigen Abfälle nur in einem sehr begrenzten Zeitintervall erfolgen konnte, lassen die vorlie-genden Ergebnisse keine abschließende Bewertung des Verwertungsweges Zementofenanlage zu. Zur Klärung sind Langzeitversuche unter CFK-Mitverbrennung (zumindest über mehrere Tage, besser Wochen) mit begleitendem Produkt-Monitoring erforderlich. In einem Elektroniederschachtofen zur Calciumcarbidherstellung wurden die großtechnischen Untersuchungen zur rohstofflichen Verwertung von carbonfaserhaltigen Abfällen durchgeführt. Für den Einsatz im Carbidofen war eine spezielle Vorbereitung der carbonfaserhaltigen Abfälle notwendig. Unter Zusatz von Altkunststoff wurden vorzerkleinerte CFK-Abfälle eigens für die Messkampagne pelletiert. Im Carbidofen wurde ein weitgehender Umsatz der carbonfaserhaltigen Einsatzstoffe erzielt. Um als Verwertungsoption in Frage zu kommen, müssten allerdings die vorgelagerten Verfahren zur Aufbereitung des carbonfaserhaltigen Aufgabeguts optimiert werden. Des Weiteren ist zu beachten, dass ein Teil der zugeführten Carbonfasern mit dem Ofengas ausgetragen wird und diese gemeinsam mit den Rohstoffstäuben abgeschieden, granuliert und extern verwertet werden. Der Carbonfasergehalt in dieser Fraktion lag bei den Messungen zwischen 0,2 und 0,6 Ma.-%. Auch in dieser Fraktion konnten in geringer Menge (< 0,2 ppm) Fasern mit WHO-Charakteristik nachgewiesen werden. Aus den Ergebnissen des Projekts kann abgeleitet werden, dass sowohl die gezielte Entsorgung von Carbonfasern als auch deren Eintrag mit anderen Abfällen in Siedlungs- und Sonderabfallverbrennungsanlagen zu vermeiden ist. Auch die Entsorgung in Zementofenanlagen sollte zumindest solange unterbleiben, bis in Langzeitversuchen nachgewiesen wurde, dass ein relevanter Eintrag von Fasern in das Produkt Klinker ausgeschlossen werden kann. Die rohstoffliche Verwertung von carbonfaserhaltigen Materialien im Elektroniederschachtofen der Calciumcarbidherstellung ist prinzipiell möglich, erfordert allerdings eine aufwändige Aufbereitung der Einsatzmaterialen. Vorher sind zudem weitergehende Untersuchungen zur Optimierung der CFK-Zugabe in den Ofen durchzuführen, um den Faseraustrag mit dem Ofengas zu reduzieren. Als unmittelbare Maßnahme sollten geeignete separate Erfassungswege und Sortier- bzw. Aufbereitungstechniken für carbonfaserhaltige Rest- und Abfallströme etabliert werden. Dies ist die Voraussetzung für eine gezielte Bewirtschaftung und in deren Folge eine umweltverträgliche Entsorgung von CFK. Darüber hinaus sind weitere Forschungsarbeiten zur Verwertung in bestehenden oder neu zu entwickelnden Hochtemperaturprozessen erforderlich. Quelle: Forschungsbericht

Ressourcenschutz und Kreislaufwirtschaft, Abfall/Projekte und Abschlussarbeiten: Studien- und Abschlussarbeiten

Das HLNUG betreut in verschiedenen Themenbereichen Master- und Bachelorarbeiten zur Abfallvermeidung, Wiederverwertung und Kreislaufführung Im Rahmen der nachhaltigen Gestaltung unserer Zukunft bekommt die Photovoltaik (PV) eine immer zentralere Bedeutung innerhalb der regenerativen Energien. Die emissionsfreie Stromerzeugung erfolgt mit Hilfe von der quasi nicht versiegenden Quelle, dem Sonnenlicht. Durch das Inkrafttreten des 100.000 Dächerprogramms und des Erneuerbare-Energie-Gesetzes (EEG) kam es seit dem Jahr 2000 zu einem starken Wachstum der Installation neuer Anlagen. Bei einer Lebensdauer von ca. 20 - 30 Jahren (Deutsche Umwelthilfe e.V. 2021) ist ein signifikanter Anstieg der zu behandelnden Mengen in den nächsten Jahren zu erwarten. Im Hinblick auf die steigende Menge an PV-Modulen, die der Entsorgung zu geführt werden sollen, ist es wichtig, dass diese auch in ihrer End-of-Life – Phase (EoL) der Wertschöpfungskette zur Ressourcenschonung beitragen. Bereits 2030 wird in Deutschland eine Abfallmenge von 152.000-223.000t von PV-Modulen erwartet. Bei einer thermischen Verwertung von PV-Modulen werden wertvolle Metalle und Kunststoffe verbrannt und für die Wiedergewinnung unzugänglich gemacht. Zwar wurden 2020 bereits 77% der gesammelten Altgeräte von PV-Modulen dem Recycling zugeführt, doch gegenüber der vorzuziehenden Vorbereitung zur Wiederverwendung (VzWv), ist dieser Anteil bedeutend kleiner (<23%). Um die VzWv zu stärken und um die Masseströme der PV-Altmodulen handeln zu können, ist eine Bestandsaufnahme der aktuellen Situation erforderlich. Wissen um die aktuelle Erfassung, der Wiederverwendung und der Verwertung von PV-Altmodulen in Deutschland hilft Schwachstellen zu identifizieren und diesen zu begegnen. Die vorliegende Arbeit liefert die notwendige Übersicht über die aktuelle Erfassungs- und Entsorgungssituation. Sie identifiziert u. A. die Probleme bei der Erfassung und die (daraus resultierenden) Probleme bei der VzWv. Handlungsfelder die den Problemen entgegenwirken sollen oder die z. B. die Recyclingfähigkeit einzelner Stofffraktionen verbessern sollen, werden betrachtet und in Ausblick gestellt. Der Nutzen der zu verbessernden Situationen sowie die Handlungsfelder wird in Verhältnis zu den daraus entstehenden Umweltauswirkungen gestellt. Mit der Umsetzung der europäischen Zielvorgabe wurde im national geltenden Verpackungsgesetz eine Verwertungsquote eingeführt, nach der ab dem 01.01.2022 jährlich mindestens 90 Masseprozent der anfallenden Verpackungsabfälle zu verwerten sind. 70 Masseprozent dieser Verwertungsquote ist für Kunststoffverpackungen durch werkstoffliche Verwertung zu erfüllen (§ 16 Absatz 2 VerpackG). Viele positive Eigenschaften der Kunststoffe für den Bereich der Verpackungen stehen einer signifikanten Zunahme des Kunststoffabfallaufkommens und den Problemen des Litterings gegenüber. Aktuell ist davon auszugehen, dass in Deutschland ca. 42 Prozent der Post-Consumer Kunststoffverpackungen werkstofflich recycelt werden [Zentrale Stelle Verpackungsregister 10-2019]. Damit werden weder die aktuellen Vorgaben des Verpackungsgesetzes für erfasste Kunststoffverpackungen erreicht, noch scheinen die von der EU vorgesehenen Zielvorgaben realistisch umsetzbar. Um die geforderte Steigerung der Recyclingquote zu erreichen, ist ein Mix verschiedener Maßnahmen entlang der gesamten Wertschöpfungskette erforderlich. Es ist davon auszugehen, dass neben der Sammeleffizienz die technischen Potentiale zur Erhöhung der Sortiertiefe nicht in allen Sortierbetrieben ausgeschöpft sind. Neben einer Steigerung der Trennquote ist auch die fehlende Sortierbarkeit eines hohen Anteils von Kunststoffverpackungen durch das Verpackungsdesign, sowie eine geringe Rezyklat-Einsatzquote anzumahnen. Verbesserungen in der zirkulären Nutzung der Kunststoffe führen zur Steigerung der Ressourceneffizienz durch eine verbesserte Nutzung der Rohstoffe und einem reduzierten Energieeinsatz und somit auch zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen. Mit der vorliegenden Studie wurde das Kunststoffrecycling mit den eingesetzten Sortier- und Recyclingtechniken in Deutschland analysiert, vorhandene Hemmnisse bei allen Marktteilnehmern bewertet und mögliches Optimierungspotential beschrieben. Die Erzeugung von Textilien ist mit der erheblichen Nutzung von Ressourcen und Chemikalien verbunden. Die Wiederverwendung von Alttextilien ist also ein essenzieller Bestandteil, um Ressourcen zu schonen, Energie einzusparen, Wasserverbrauch zu reduzieren und den Einsatz von Schadstoffen zu minimieren. Neben der Wiederverwendung und der sorgfältigen Handhabung bei der Erfassung und Sortierung gewinnt die Rückentwicklung des Fast Fashion-Trends zur Slow Fashion - Nutzung qualitativ hochwertiger Materialien mit einer höheren Lebensdauer, Ökotextilien und recyclebare Materialien - eine zunehmende Bedeutung in der Modeindustrie. Der Beitrag Textilrecycling – Probleme und Lösungsansätze ist das Ergebnis einer studentischen Projektarbeit und beinhaltet eine Situationsanalyse zu Mengen und Recyclinganlagen in Deutschland, sowie die Darstellung aktueller Forschung und Best Practice Beispiele für eine nachhaltigere Nutzung von Textilien. Die Wiederverwendung von Alttextilien ist ein wichtiger Ansatz zur Nachhaltigkeit, der zu einer Nutzungsverlängerung für Baumwolle, Polyester, Wolle etc. führt. Da durch die Reparatur, Änderung oder Modernisierung von Kleidung die Nutzungsdauer von Textilien verlängert, die Ressourcen für eine Neuproduktion eingespart und die mit der Textilherstellung verbundene Umweltbelastung reduziert werden können, werden in einer Bachelorarbeit Ansätze zur Verbesserung einer hochwertigen Textilnutzung und der Status-Quo in Hessen von Schneiderei- und Schumacherbetrieben erstellt. In den nächsten Jahren werden der Rückbau und die Verwertung von Windenergieanlagen (WEA) eine wichtige Rolle spielen. Allein im Jahr 2000 wurden 1.495 WEA in Deutschland in Betrieb genommen und müssen folglich bei einer Laufzeit von circa 20 Jahren, begründet in der betriebswirtschaftlichen Auslegung, in den kommenden Jahren rückgebaut oder repowert werden. Daher wurde in Kooperation mit dem Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie und der Hochschule RheinMain eine Bachelorarbeit verfasst mit dem Ziel, den aktuellen Stand der Technik bezüglich der Erfassung und Verwertung von WEA zu untersuchen. Hierzu wurden Hersteller und Betreiber von WEA befragt sowie die in Zukunft anstehende Materialmenge von WEA für Hessen berechnet. Im Weiteren wurden Forschungsprojekte mit dem Ziel der Verbesserung der Aufbereitung von WEA wie Pyrolyse, Solvolyse und elektrodynamische Fragmentierung recherchiert und im Hinblick auf die Umsetzung eingeschätzt. Metalle finden sich aufgrund ihrer vielseitigen Eigenschaften in Produkten aller Lebensbereiche und demzufolge auch im Abfall wieder. Die Abfallverbrennung ist als Vorbehandlung ein wesentlicher Baustein in der Abfallwirtschaft. In Hessen wurden 2014 ca. 1,1 Mio. t Hausmüll und hausmüllähnlicher Gewerbeabfall in den Müllverbrennungsanlagen (MVA) thermisch behandelt. Der feste Verbrennungsrückstand aus Hausmüllverbrennungsanlagen, MVA-Schlacke genannt, besteht neben Mineralik, Glas und Unverbranntem zu einem Großteil aus Metallen. Die Rückgewinnung der enthaltenen Metalle, insbesondere der Nichteisenmetalle, erfolgt derzeit gesetzeskonform, ein beachtlicher Anteil wird aufgrund von erhöhtem Aufbereitungsaufwand dennoch weiterhin auf Deponien entsorgt. Der wachsende Bedarf an diesen Materialien und die über die letzten Jahrzehnte kontinuierlich gesunkene Metallkonzentration in den Erzen verstärken die Suche nach neuen Quellen. Aber auch unter dem Aspekt der Ressourceneffizienz und dem Nachhaltigkeitsgedanken werden die Anstrengungen zur besseren Rückgewinnung von Stoffen aus Abfallströmen verstärkt. In Kooperation des Hessischen Landesamtes für Naturschutz, Umwelt und Geologie mit der Hochschule RheinMain wurde eine Bachelorarbeit angefertigt, in der das Aufkommen von MVA-Schlacken in Hessen sowie das daraus resultierende Potenzial an Metallen ermittelt wurde. Des Weiteren wurden die hessischen Aufbereitungsunternehmen hinsichtlich der Metallrückgewinnung eingeordnet sowie der aktuelle Forschungsstand zur Aufbereitung erläutert. Die Bundesregierung hat sich zum Ziel gesetzt, die Treibhausgas-Emissionen bis zum Jahr 2020 um 40 Prozent gegenüber dem Jahr 1990 zu senken. Während die Emissionen im Energiebereich zurückgingen trifft dies u.a. für den Verkehrssektor nicht zu. (UBA 2017). Um die Auswirkungen des anthropogenen Treibhauseffekts und die Schadstoffemissionen zu minimieren stehen die Emissionen durch Fahrzeuge, seien es Partikel, CO 2 oder NO x , seit einiger Zeit im Fokus von Politik und Öffentlichkeit. Eine nachhaltige Lösung für die Emissionsminderung im Transportsektor scheint in der Elektromobilität zu liegen. Allerdings sind neben dem CO 2 -Einsparpotential im Rahmen von Lebenszyklusanalysen auch Ressourcenschutzaspekte zu betrachten. Einen Großteil der Masse eines Elektrofahrzeuges wird vom Energiespeicher eingenommen, dessen Kapazität über die Reichweite der Fahrzeuge bestimmt. Aufgrund ihres geringen Gewichtes und der hohen Energiedichte eignen sich nach aktuellem Stand der Technik besonders Lithium-Ionen-Akkumulatoren (LIA) als Energieträger. Mit der steigenden Nachfrage nach LIA rückt allerdings auch der Aspekt des Ressourceneinsatzes, alternativen Anwendungsmöglichkeiten und das Recycling von LIA in den Vordergrund. Die folgende Arbeit beschäftigt sich daher mit der Gewinnung essentieller Bestandteile wie Lithium. Nach dem sogenannten „First Life“ in Elektrofahrzeugen, werden mögliche „Second Life“-Anwendungen vorgestellt und auf die momentan bestehenden Probleme in diesem Anwendungsgebiet eingegangen. Anschließend werden neue Recyclingverfahren erläutert in deren Fokus die Rückgewinnung des Lithiums und anderer wichtiger Bestandteile des LIAs (wie z.B. Mangan, Nickel, Kobalt, Eisen & Aluminium) im Vordergrund stehen. Zum Abschluss stellt eine CO 2 -Bilanz die als umweltfreundlich geltenden Elektrofahrzeuge konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor kritisch gegenüber. Auf dem Bildschirmmarkt haben LCD-Bildschirme seit langem Röhrenbildschirme abgelöst und werden nun ihrerseits von Organic light emitting diode-Bildschirmen (OLED) nach und nach ersetzt. Auch sind LCD-Panels vergleichsweise günstig herzustellen und ermöglichen eine Vielzahl technischer Geräte zu steuern und unterschiedliche Medien zu konsumieren. Weiterhin ist festzustellen, dass mehr Geräte mit kürzeren Lebenszeiten und größeren Bildschirmen als die vorangegangene Generation auf den Markt erscheinen. Das erste iPhone aus dem Jahre 2007 besaß beispielsweise ein 3,5 Zoll großes Display. 11 Jahre später hat sich die Displaydiagonale des Nachfolgemodells mit 6,5 Zoll fast verdoppelt. Eine ähnliche Entwicklung ist auch bei Fernsehern und Computermonitoren zu beobachten. Erschwerend kommt hinzu, dass eine Reparatur vom Hersteller oft nicht mehr vorgesehen ist, wodurch ein Neukauf notwendig wird. In Folge steigt das Aufkommen an Elektroaltgeräten, die über einen Bildschirm verfügen. Mit immer größeren Displays und steigenden Gerätezahlen pro Konsument erhöht sich auch der Materialverbrauch in der Produktion. Viele der in Bildschirmen verwendeten Materialien sind nur begrenzt verfügbar oder werden unter hohem Energieaufwand hergestellt bzw. abgebaut. So befinden sich in Bildschirmen seltene und wertvolle Ressourcen, wie etwa (Edel)Metalle und seltene Erden. Diese Vorkommen sind z. T. begrenzt, teilweise stammen die Rohstoffe aber auch aus Konfliktregionen. Vor diesem Hintergrund sind umweltfreundliche Entsorgungsmöglichkeiten sowie eine Rückgewinnung und Nutzung der in den Bildschirmen vorhandenen Materialien als Sekundärrohstoff der teils knappen Ressourcen dringend erforderlich. Die folgende Zusammenfassung gibt einen Überblick über den derzeitigen Stand der Technik zur Verwertung von LCD-Bildschirmen. Dabei werden die Punkte Rechtsgrundlagen in Deutschland, Sammlung, Materialzusammensetzungen und Verwertungsverfahren von LCD-Bildschirmen behandelt. Verwertung von LCD-Bildschirmen

Kunststoffe Kunststoffe

Das Kunststoffrecycling ist im Umbruch. Das Problem des Verbleibens von Kunststoffen in der Natur hat dazu geführt, dass die Gesellschaft im täglichen Umgang mit Kunststoffen sensibler geworden ist. Die Beteiligten der Wertschöpfungskette Kunststoffe verfügen bezüglich der Etablierung eines geschlossenen Kreislaufs über erfolgversprechende Potenziale, müssen sich aber auch wichtigen Herausforderungen stellen. Die Kreislaufführung von Kunststoffen ist ein wesentlicher Pfeiler zur Verringerung des Primärrohstoffeinsatzes von Erdöl und trägt damit zur Ressourcenschonung, Energieeinsparung und folglich zur Reduktion von CO 2 -Treibhausgasemissionen bei. Über das mechanische Recycling erfolgt eine Rückführung von Kunststoffrezyklaten in die Wertschöpfungskette, die im Vergleich zur Neuware rund zwei Drittel weniger Energie in der Herstellung benötigen. Ergänzend dazu können Stoffströme, die mechanisch nicht ökologisch und ökonomisch sinnvoll verwertbar sind, über das chemische Recycling in z. B. Monomere, Pyrolyseöle oder Synthesegas umgewandelt werden. Diese können u. a. für die Herstellung neuer Kunststoffe genutzt werden und ersetzen so Primärrohstoffe. Es wird davon ausgegangen, dass das chemische Recycling für alle nicht mechanisch recycelbaren Kunststoffe künftig eine steigende Rolle in der Kunststoffwertschöpfungskette spielen wird. Im Jahr 2021 konnten in Deutschland über das mechanische Recycling rund 1,73 Millionen Tonnen erzeugter Rezyklate der Wertschöpfungskette wieder zugeführt werden. Davon stammten 1,46 Millionen Tonnen aus Post-Consumer-Abfällen. Auf das gesamte Post-Consumer-Abfallaufkommen von 5,44 Millionen Tonnen bezogen, ergibt das eine Rezyklatquote von knapp 27 Prozent. Das entspricht einer Steigerung von 11 Prozent-Punkten gegenüber dem Jahr 2017. * Lindner, C.; Schmitt, J.; Fischer, E. und Hein, J. (2022): Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2021: Zahlen und Fakten zum Lebensweg von Kunststoffen – Kurzfassung der Conversio Studie. Conversio Market & Strategy GmbH (abgerufen am: 19.12.2022). Der Anteil eingesetzter Rezyklate in der Kunststoffverarbeitung liegt bei rund 12 Prozent. Dieser muss – und wird – künftig steigen, insbesondere durch aktuell in Abstimmung befindliche Regelungen auf europäischer Ebene: Beispielsweise fordert der Entwurf der Novelle der europäischen Verpackungsverordnung voraussichtlich einen Rezyklatanteil zwischen 10 und 35 Prozent in Verpackungen. Auch der Entwurf der europäischen Altautoverordnung sieht vor, dass ab dem Jahr 2030 mindestens 25 Prozent in Neuwagen eingesetzter Rezyklate aus dem Post-Consumer-Abfallstrom stammen sollen. * Lindner, C.; Schmitt, J.; Fischer, E. und Hein, J. (2022): Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2021: Zahlen und Fakten zum Lebensweg von Kunststoffen – Kurzfassung der Conversio Studie. Conversio Market & Strategy GmbH (abgerufen am: 19.12.2022). Diese Vorgaben werden von der Praxis zwar unter den aktuellen Herausforderungen der Kunststoffkreislaufwirtschaft als ambitioniert, aber durch entsprechende gemeinsame Anstrengungen in der Technologieentwicklung und Digitalisierung, Normung und Gesetzgebung als künftig erreichbar eingeschätzt. Eine verbesserte Kreislaufführung von Kunststoffen steht diversen Herausforderungen gegenüber. Aus diesem Grund wurde im Jahr 2020 durch den VDI ein Dialogprozess initiiert, der zu einem umfassenden Austausch aller Akteure und Akteurinnen der Wertschöpfungskette von Kunststoffen führte. Gemeinsam wurden dabei wesentliche Herausforderungen identifiziert. * VDI e.V. (2021): VDI White Paper „Circular Economy für Kunststoffe neu denken“ (abgerufen am 12.12.2024). Die beschriebenen Herausforderungen sowie Chancen je Wertschöpfungsstufe der Kunststoffwertschöpfungskette wurden im VDI-Dialogprozess intensiv diskutiert. Dies mündete im VDI White Paper „Circular Economy für Kunststoffe neu denken“, in dem darauf aufbauend Empfehlungen für übergreifende Maßnahmen präsentiert werden. Die Sortierung von Kunststoffabfällen erfolgt aktuell in verschiedenen Verfahrensschritten, die je nach Anlage bzw. Sortierziel in ihrer Anordnung variieren. Es bestehen für Kunststoffabfälle 23 DSD-Sortierspezifikationen, die folgend ins mechanische Recycling gelangen. Durchschnittlich erzeugt eine Sortieranlage davon etwa 8 bis 10 Sortierfraktionen. In Abbildung 1 sind beispielhaft die Verfahrensschritte aufgeführt. © VDI ZRE (Auf Basis von Knappe et al. (2021): Technische Potenzialanalyse zur Steigerung des Kunststoffrecyclings und des Rezyklateinsatzes.) Für das mechanische Recycling der sortierten Kunststoffmengen, die häufig als Ballenware in der Wertschöpfungskette weitergegeben werden, kommen unterschiedliche Module zur Aufbereitung zum Einsatz. Die eingesetzten Module hängen davon ab, welcher Input verarbeitet und welche Rezyklate erzeugt werden sollen. Für das Kunststoffrecycling finden in der Praxis sehr unterschiedliche Aufbereitungstechniken Anwendung. In Abbildung 2 sind beispielhaft die Aufbereitungsmodule dargestellt. © VDI ZRE (Auf Basis von Knappe et al. (2021): Technische Potenzialanalyse zur Steigerung des Kunststoffrecyclings und des Rezyklateinsatzes.) Derzeit vorherrschend ist das sogenannte Open-Loop-Recycling. Kunststoffrezyklate werden für qualitativ passende Anwendungen eingesetzt. Dies sind u. a. aus Gründen der Produktanforderungen und Qualität i. d. R. andere Anwendungsgebiete als der ursprüngliche Einsatz. Es gibt jedoch bereits Beispiele, in denen Rezyklate mit hoher Qualität erzeugt werden, sodass diese für den ursprünglichen Zweck wieder eingesetzt werden können – das sogenannte Closed-Loop-Recycling. Als Best-Practice-Beispiel gilt hier die Kreislaufführung von PET-Getränkeflaschen (Abbildung 3). Für beide Varianten ist stets zu beachten, dass in der Regel ein 100 % geschlossener Kreislauf in der Praxis ökologisch und ökonomisch nicht realisierbar ist. Vielmehr wird – auch künftig – ein Mix aus Rezyklaten und Neuware die Praxis bestimmen. © Dr. habil. Thomas Probst, bvse-Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung e.V. Die PET-Getränkeflaschen werden über ein Pfandsystem sortenrein, aber auch über den LVP-Strom erfasst und einer Sortierung, einer Aufbereitung und einem Recycling zugeführt. Die resultierenden Mahlgüter und Regranulate besitzen einerseits Lebensmittelkontaktqualität (Food-contact) und werden der Herstellung der PET-Getränkeflaschen wieder zugeführt oder in Folien und Schalen, z. B. in Obst- und Gemüseverpackungen, erneut eingesetzt. Andererseits werden Rezyklate erzeugt, die im Nichtlebensmittelbereich (Non-food-contact) Anwendung finden. Diese Rezyklatanteile als auch Folien und Schalen aus lebensmitteltauglichen Rezyklaten können dem PET-Getränkeflaschenzyklus nicht wieder hinzugefügt werden (End-of-Pipe) und werden durch Neuware ersetzt. In Ergänzung zum mechanischen Recycling, ermöglicht das chemische Recycling die Verwertung von Stoffströmen, die über das mechanische Recycling nicht wirtschaftlich und ökologisch sinnvoll recycelbar sind, wie beispielsweise Materialverbünde oder kontaminierte Kunststoffe. Mithilfe des chemischen Recyclings bzw. der sogenannten rohstofflichen Verwertung werden Kunststoffe in ihre chemischen Bestandteile zerlegt, u. a. in Monomere, Synthesegas oder Pyrolyseöl, und der Wertschöpfungskette in Form von Rohstoffersatz wieder zugeführt. Zu den chemischen Recyclingverfahren gehören z. B. die verschiedenen Verfahren der Solvolyse, der Enzymolyse, der Pyrolyse oder der Gasifikation. * Plastics Europe (o.J.): Chemisches Recycling – Alle Fragen auf einen Blick (abgerufen am 12.12.2024). Auch wenn die genannten Verfahren in ihrer grundlegenden Technologie bereits lange existieren, ist eine umfassende Kommerzialisierung für die Kunststoffverwertung noch nicht erreicht. Herausfordernd sind auch hier einzuhaltende Mindestqualitäten der Inputströme. Es werden künftig zusätzliche, auf das chemische Recycling zugeschnittene Sortierfraktionen mit entsprechender Qualität erforderlich sein. Perspektivisch wird aufgrund der Branchenexpertise davon ausgegangen, dass Abfallunternehmen diese Stoffströme zur Verfügung stellen, welche hauptsächlich die chemische Industrie über die Fortentwicklung ihrer etablierten Technologien – und unter Berücksichtigung innovativer Ansätze von Start-ups – verarbeitet. * Bvse (2022): Chemische Recyclinganlagen meist erst im Forschungsbetrieb (online). bvse e.V., (abgerufen am 18.09.2024), verfügbar unter: https://www.bvse.de/gut-informiert-kunststoffrecycling/nachrichten-recycling/8218-chemische-recyclinganlagen-meist-erst-im-forschungsbetrieb.html. Die dazu notwendigen verfahrenstechnischen und logistischen Strukturen sowie die Verantwortlichkeiten der Akteure und Akteurinnen stehen aktuell in der Diskussion und Entwicklung. Unsicherheiten bestehen auch im Marktumfeld des chemischen Recyclings, da insbesondere konkrete Gesetzesvorgaben (z. B. Anrechnung der Recyclingquote) für das chemische Recycling fehlen. Die über das chemische Recycling erzeugten Monomere und chemischen Grundbausteine können physikalisch nicht von fossil-basierten Rohstoffen unterschieden werden und eignen sich gleichermaßen für eine folgende Verarbeitung. Um dennoch Rezyklateinsatzquoten ableiten zu können, wird aktuell der Massenbilanzansatz diskutiert – eine bilanzielle Zuweisung sekundärer Rohstoffe zu einem Produkt. Eine notwendige Zertifizierung des Massenbilanzansatzes sowie eine Überprüfung der Rückverfolgbarkeit sind Voraussetzungen für eine fundierte bzw. glaubhafte Ausweisung der zirkulären Rohstoffe. * Thinktank Industrielle Ressourcenstrategien (2023): Massenbilanzierung für das Chemische Recycling (abgerufen am 12.12.2024). Weitere Herausforderungen chemischer Recyclingverfahren sind die erforderlichen hohen Temperaturen und Druck sowie hohe Hilfsmittelaufwände, aber auch die Behandlung und Entsorgung entstehender Nebenprodukte sowie die damit einhergehenden Kosten. Dennoch wird dem chemischen Recycling künftig eine steigende Rolle in der Kunststoffwertschöpfungskette zugesprochen. Als Ergänzung zum mechanischen Recycling ist es möglich, weitere Stoffströme für die Rückführungen in den Wirtschaftskreislauf zu erschließen und Primärrohstoffe sukzessive zu ersetzen. Größere Mengen Kohlenstoff können so im Kreislauf geführt und eine Defossilisierung intensiviert werden. * Bvse (2022): Chemische Recyclinganlagen meist erst im Forschungsbetrieb (online). bvse e.V., (abgerufen am 18.09.2024). Eine digitale Vernetzung des gesamten Kunststoffkreislaufs baut auf den erzeugten, gespeicherten sowie weitergeleiteten Daten und Informationen einzelner Wertschöpfungsstufen auf. Im Idealfall trägt jeder Akteur und jede Akteurin mit spezifischen produkt- und prozessbezogenen Daten zur Schließung des gesamten Informationskreislaufs bei. Wesentlich hierfür ist der Aufbau eines Systems von Schnittstellen zwischen Unternehmen, das eine vertrauenswürdige, rechtssichere, bedarfsgerechte Weitergabe und Rückverfolgung kreislaufrelevanter Daten und Informationen ermöglicht. Aktuell sind eine fehlende Prozessautomatisierung, unzureichende Datenverfügbarkeiten oder die fehlende Interoperabilität zwischen Schnittstellen – insbesondere Unternehmen der verschiedenen Wertschöpfungsstufen – wesentliche Herausforderungen. Jedoch wird durch Forschung und Entwicklung sowie bereits in der Praxis etablierte Digitalisierungslösungen eine sukzessive Vernetzung der Kunststoff-Wertschöpfungskette vorangetrieben. Vernetzende digitale Lösungen wie der digitale Produktpass, der digitale Zwilling oder digitale Plattformen, aber auch der Einsatz künstlicher Intelligenz in den Sortier- und Recyclingtechnologien spielen dabei eine wesentliche Rolle. * Orth, P.; Bruder, J. und Rink,M (2022): Kunststoffe im Kreislauf - Vom Recycling zur Rohstoffwende. Springer Verlag, ISBN : 978-3-658-37813-4. Bereits technologisch vorangeschritten sind intelligente Sortiertechnologien, die weitere Kunststoffmengen für ein mechanisches Recycling erschließen. Dabei verarbeiten vorab angelernte Modelle (sog. neuronale Netze) die durch industrielle Kamerasysteme erzeugten Bilddaten ebenso wie die mithilfe von Nahinfrarot-(NIR-)Spektroskopie gemessenen spektralen Daten. Die gesteigerte Rechenleistung erfasst farb-, form- und materialspezifische Eigenschaften effizienter und erhöht den Materialdurchsatz sowie die Sortiergenauigkeit. Daraus resultiert ein homogeneres Ausgangsprodukt für die Rezyklatherstellung. Für Recyclingprozessschritte, wie bspw. Waschprozesse, sind digitalisierte Lösungen noch in der Erforschung, um insbesondere eine Rückverfolgung einzelner Stoffströme transparenter darzustellen. * VDI Nachrichten (2024): Technologies to Watch. Jahrgang 77 (2023), Heft 26, Seite 22. Der Einsatz digitaler Lösungen für sektor- und materialspezifische Herausforderungen wird für die Steigerung der Kreislaufverfügbarkeit von Kunststoffen eine wesentliche Rolle spielen und kann u. a. folgende Potenziale heben: * Interview Christian Schiller, Cirplus Eine gemeinsame, wertschöpfungsstufenübergreifende „Sprache“ ist eine Grundvoraussetzung für eine kreislauffähige Kunststoffwirtschaft – auf Prozess-, Rezyklat- sowie auf Produktebene. Der Einsatz von Rezyklaten in Produkten setzt voraus, dass die unterschiedlichen Produktstandards von der Baubranche über die Landwirtschaftsbranche bis hin zur Automobilbranche eingehalten werden und die Sicherheit, der Gesundheitsschutz, der Umweltschutz und die Funktion des Produktes durch den Rezyklateinsatz bestehen bleiben. Werden Rezyklate in Produkten eingesetzt, können diese laut der DIN EN ISO 14024 anhand eines Kriterienkatalogs zertifiziert werden, um Rezyklatanteile entsprechend auszuweisen. Bekannte Typ-I-Umweltzeichen sind bspw. der Blaue Engel, das europäische Umweltzeichen oder das RAL-Gütezeichen für rezyklierte Kunststoffe aus dem Gelben Sack. Auf Ebene der Kunststoffrezyklate sind erste Konsortial- und Rahmenstandards für den digitalen Austausch kreislaufrelevanter Daten und Informationen von Kunststoffrezyklaten auf nationaler Ebene umgesetzt worden. Dazu gehört die harmonisierte Ausgestaltung von Schnittstellen, Datenformaten, Datenqualitäten und Zugriffsregelungen. Hierzu zählen z. B.: Die Normen zur Klassifizierung von Kunststoffrezyklaten wurden in die europäische Norm DIN EN 18065 (2024/03) übertragen – eine wesentliche Voraussetzung, um eine europäische und folgend internationale Interoperabilität zu sichern. Diese soll beispielsweise auch durch den Gemeinschaftsausschuss „Digitaler Produktpass“ des DIN und DKE gefördert werden. Ziel ist es, zersplitterten und interoperablen Einzellösungen auf nationaler und internationaler Ebene entgegenzuwirken * DIN e.V. und DKE e.V. (2023): Normen für den Digitalen Produktpass – DIN und DKE gründen Gemeinschaftsausschuss (online). Din e.V. Presse, (abgerufen am 19.08.2024). . Auf Prozessebene wird eine Interoperabilität zwischen industriellen Automatisierungsgeräten und -systemen durch OPC UA-Standards umgesetzt – eine Grundvoraussetzung, um Datenübertragungen zwischen Maschinen zu ermöglichen und einen Upload harmonisierter Daten in die Cloud zu gewährleisten. Weitere Standardisierungsbedarfe für Schlüsselthemen der Kreislaufwirtschaft wurden in der Normungsroadmap Circular Economy von DIN, DKE und VDI gemeinsam mit Stakeholdern und Stakeholderinnen erarbeitet, die aktuell sukzessive umgesetzt werden. Es gibt derzeit viele Forschungsvorhaben, Technologieentwicklungen und innovative Ansätze sowohl in der unternehmerischen Praxis als auch in der Forschung, um den Kreislauf für Kunststoffe zu stärken und zu stabilisieren. So werden bspw. aktuell in der Fördermaßnahme „Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft –Kunststoffrecyclingtechnologien (KuRT)“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung Projekte zur Entwicklung innovativer Ansätze und Technologien für ein hochwertiges und ressourceneffizientes Kunststoffrecycling gefördert. Im Folgenden sollen einige aktuelle Forschungsvorhaben und Best-Practice-Beispiele vorgestellt werden, die einen kurzen Einblick in die derzeitigen Entwicklungen der Kunststoffwertschöpfungskette geben. Diese sind jedoch nur als beispielgebend zu verstehen, da eine gesamte Darstellung aktuell laufender Vorhaben aufgrund der Vielfältigkeit an dieser Stelle nicht abbildbar ist.

Chemisches Kunststoffrecycling

Das Projekt "Chemisches Kunststoffrecycling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RAMPF Eco Solutions GmbH & Co. KG durchgeführt. Die RAMPF Eco Solutions GmbH & Co. KG mit Sitz in Pirmasens ist ein Fachunternehmen für chemische Lösungen zur Herstellung hochwertiger alternativer Polyole. Kernkompetenz ist die Herstellung maßgeschneiderter alternativer Polyole aus Produktionsreststoffen aus der Produktion von Polyurethan (kurz: PUR). PUR ist eine auf Basis von Rohöl hergestellte Gruppe von Kunststoffen, welche häufig Anwendung in Matratzen, Möbelpolsterungen, Teppichen, Lacken, Schuhen, Autoteilen oder Dämmschäumen findet. Es handelt sich dabei um sogenannte duroplastische Kunststoffe, welche im Gegensatz zu thermoplastischen Kunststoffen schwer oder nur eingeschränkt werkstofflich (mechanisch) recycelt werden können. Das mechanische PUR-Recycling ist derzeit vorherrschend. Dafür müssen die Kunststoffabfälle nach der jeweiligen PUR-Kunststoffart sortiert, gereinigt und zerkleinert werden. Anschließend werden sie verklebt (z. B. zu Platten) oder vermahlen als Zuschlagstoff eingesetzt. Allerdings ist der Einsatz dieser mechanischen Verfahren stark beschränkt, da die Qualität der Recyclatprodukte in der Regel minderwertiger ist und die Absatzmärkte für diese Produkte sehr beschränkt sind. In diesem Projekt soll eine Demonstrationsanlage für das Recycling der größten Applikationen von PUR-Kunststoffabfällen (Weich- und Hartschäume mit insg. 52 Prozent Marktanteil am Gesamt-PUR) aufgebaut werden. Diese PUR-Abfälle (z. B. Sandwich-Elemente, Isolierschäume, Möbel, Autositze, Matratzen) werden nicht mechanisch in nennenswerten Mengen recycelt und gehen daher derzeit in die energetische Verwertung. In diesem Vorhaben sollen zwei unterschiedliche Solvolyseverfahren (jeweils angepasst auf Hartschaum- bzw. Weichschaum-PUR) umgesetzt werden. Bei der Solvolyse von PUR wird der Kunststoff mittels eines Lösungsmittels (z. B. mit Glykol bzw. einer Säure) gespalten. Als Endprodukt entsteht ein Recyclat-Polyol, welches direkt wieder als Rohstoff bei der PUR-Herstellung eingesetzt werden kann. Dieses Recyclat-Polyol entspricht in den Eigenschaften Virgin-Polyol, also dem konventionellen Rohstoff für die PUR-Herstellung (Primärrohstoff), für dessen Produktion immer Erdöl benötigt wird. Mit dem PUR-Recycling wird folglich der Erdölbedarf in der Produktion reduziert. Neben der Vermeidung der Verbrennung von PUR-Abfällen ergibt sich durch die geplante Herstellung von etwa 15.000 Tonnen Recyclat-Polyol pro Jahr eine THG-Emissionsminderung von rund 60.000 Tonnen CO2-Äquivalenten pro Jahr (im Vergleich zur Herstellung der gleichen Menge Virgin-Polyol). Darüber hinaus kommt bei diesem Projekt der Ressourceneinsparung eine übergeordnete Bedeutung zu, insbesondere im Hinblick auf die Kreislaufwirtschaft und Defossilisierung der Industrie. Denn durch das Recycling bisher nicht recycelbarer Kunststoffabfälle werden primäre fossile Rohstoffe eingespart. Damit soll das Projekt aufzeigen, dass diese Art des Recyclings für die eingesetzten sowie weitere Abfälle geeignet ist und sich wirtschaftlich darstellen lässt. Das Projekt hat daher Modellcharakter für das chemische PUR-Recycling. Die Übertragbarkeit auf andere PUR-Kunststoffe (Elastomere, technische Formteile wie Lenkräder, Gehäuse usw.) und generell auf andere Kunststoff-Typen (PET, PC, PA, Bio-Polymere) ist möglich und soll auch im Rahmen des Projektes erörtert werden.

Potenziale und Bewertung solvolytischer und lösemittelbasierter Verfahren für das Recycling bestimmter Kunststoffabfallströme

Das Projekt "Potenziale und Bewertung solvolytischer und lösemittelbasierter Verfahren für das Recycling bestimmter Kunststoffabfallströme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Steinbeis Transferzentrum Ressourcen-Technologie und Management durchgeführt. Chemisches Recycling von Kunststoffabfällen wird seit Jahren intensiv diskutiert. In einem laufenden Refoplan-Vorhaben werden die thermochemischen Technologien des chemischen Recyclings (Pyrolyse, Verölung, Vergasung) evaluiert und mit dem werkstofflichen Recycling sowie der energetischen Verwertung verglichen. Neben diesen für gemischte Kunststoffabfälle eingesetzte Verfahren gibt es auch Verfahren die Lösemittel nutzen. Dabei bleiben entweder Polymere erhalten (lösemittelbasiertes Recycling) oder in Monomere zerlegt (Solvolyse). Solche Verfahren fokussieren im Regelfall auf bestimmte Kunststoffarten (z.B. PUR, PET). Mit diesem Vorhaben soll die Lücke geschlossen werden, die nach dem laufenden Refoplan-Vorhaben verbleibt, und auch diese Arten des Recyclings adressiert werden. Geeignete Technologien des solvolytischen und lösemittelbasierten Recyclings von Kunststoffabfällen sollen identifiziert und bewertet werden. Dafür sollen geeigneten Abfallströme identifiziert und die vorhandenen Mengen abgeschätzt werden. Hierbei muss eine eindeutige Abgrenzung zu den mittels herkömmlichen Methoden des werkstofflichen Recyclings ökologisch und ökonomisch sinnvoller zu behandelten Abfällen gezogen werden. Weiterhin sollen bereits existierende Anlagen/Techniken im Detail untersucht und deren Praxistauglichkeit evaluiert werden. Neben den Techniken für das Recycling sollen hierbei die notwendigen Vorbehandlungs- und Produktaufreinigungsschritte im Detail betrachtet werden. Anhand verfügbarer Daten sollen dann Energie- und Massenbilanzen für ausgewählte, als sinnvoll erachtete Prozesse erstellt werden. In einem weiteren Schritt solle Kriterien für die Feststellung der ökologischen Vorteilhaftigkeit der Verfahren anhand der detaillierten Energie- und Massenbilanzen abgeleitet werden. Auch die Behandlungs- und Investitionskosten für die im Detail betrachteten Verfahren sollen abgeschätzt werden.

FH-Impuls 2016 I: Reaktivdestillation zur Erzeugung klimafreundlicher flüssiger Brenn- und Kraftstoffe auf Basis von Rest- und Abfallstoffen (KLIMAKRAFT) - Next Level

Das Projekt "FH-Impuls 2016 I: Reaktivdestillation zur Erzeugung klimafreundlicher flüssiger Brenn- und Kraftstoffe auf Basis von Rest- und Abfallstoffen (KLIMAKRAFT) - Next Level" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg, Competence Center Erneuerbare Energien und Energieeffizienz durchgeführt. Das READiTM-Verfahren ist ein neuer, besonders effizienter, nichtkatalytischer thermochemischer Prozess zur Umwandlung von kohlenstoffhaltigen Problem- und Abfallstoffen in Bioöle, die sich mit vergleichsweise geringem Aufwand zu Drop-in-Kraftstoffen aufbereiten lassen. Es arbeitet nach dem Prinzip der Solvolyse in Verbindung mit einer Reaktivdestillation. In einer ersten Stufe werden Öle ausgehend von Rest- und Abfallstoffen auf thermochemischem Wege gewonnen. In einer zweiten Stufe werden diese Öle unter Einsatz von Wasserstoff (H2) zu reinen Kohlenwasserstoffen als Basis für Kraftstoffprodukte veredelt. Im Projekt KLIMAKRAFT - basic engeneering wurde die installierte Technikumsanlage mit einem Reaktorvolumen von 200 L zunächst für den Rohstoff Altfett optimiert und um eine kontinuierliche Feststoffausschleusung erweitert. Im nächsten Schritt - der hier beantragten Phase II des Projektes 'KLIMAKRAFT - Next Level' - soll die Anlage auf eine andere Abfallart, voraussichtlich Plastikabfälle, umgerüstet und die Erhöhung von TRL 6 auf TRL 7 erreicht werden. Konkret soll neben der Umrüstung der bestehenden Anlage und der Erprobung des Prozesses im Betrieb die Anwendung und Modifikation des READi™-Verfahrens im kontinuierlichen Langzeitbetrieb zur Ölproduktion sowie eine Abschätzung der Wirtschaftlichkeit des PtL-Konzeptes für die untersuchte Abfallart erfolgen.

Thermische Solvolyse von Lignin in Dimethylcarbonat zu biobasierten Aromaten

Das Projekt "Thermische Solvolyse von Lignin in Dimethylcarbonat zu biobasierten Aromaten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist die Durchführung einer Machbarkeitsphase zur Entwicklung und Erprobung eines neuen Prozesses zur basenkatalysierten thermischen Solvolyse von Lignin in Dimethylcarbonat (DMC, grünes, nicht-toxisches und umweltfreundliches Lösungsmittel) zu Monoaromaten und niedermolekularen Ligninderivaten. Dadurch wird eine höhere thermische Stabilität verbunden mit einer geringeren Glasübergangstemperatur sowie einer höheren Löslichkeit in aprotischen organischen Lösungsmitteln und damit auch einer besseren Kompatibilität mit hydrophoben Materialien der Ligninderivate erwartet. Diese Eigenschaften machen die Ligninderivate vielversprechend für den Einsatz in Blends mit Polymeren oder Kautschuk in fortlaufenden Projekten.

Teilprojekt: Untersuchung der Betriebsfestigkeit von rCF Verbundwerkstoffen sowie die Erprobung des EMI Messverfahrens

Das Projekt "Teilprojekt: Untersuchung der Betriebsfestigkeit von rCF Verbundwerkstoffen sowie die Erprobung des EMI Messverfahrens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, Standort Kranichstein durchgeführt. Das Vorhaben Re-IMPACT zielt auf die erhöhte Wirtschaftlichkeit in der Nutzung von recycelten Carbonfaser(rCF)-Verbundwerkstoffen ab und adressiert die gesamte Wertschöpfungskette, beginnend beim Recycling von End-of-Life Bauteilen bis hin zu der Konstruktion einer sicherheitsrelevanten Struktur aus rCF. Bekannte Recyclingprozesse zur Rückgewinnung von Carbonfaser (CF) wurden bisher hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit sowie der Umweltfreundlichkeit nicht ausreichend betrachtet. Thermische Recyclingprozesse werden bei hohen Temperaturen durchgeführt und unterliegen den Nachteilen eines hohen Energieverbrauchs und schädlicher Emissionen. Obwohl chemische Recyclingverfahren für eine sehr hohe Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften und die Rückgewinnung von Epoxidharz vielversprechend sind, ist die Verwendung schädlicher Lösungsmittel für die Umwelt von kritischer Bedeutung. Daher wird ein patentiertes Solvolyse-Verfahren bei milden Prozessparametern eingesetzt, um rCF zurückzugewinnen und daraus (in Verbindung mit einer thermoplastischen Matrix) einen Hochleistungswerkstoff für automobile Anwendungen herzustellen. Die Verwendung von neuartigen Leichtbaumaterialien erfordert die Einführung eines neuen Messprinzips für die zerstörungsfreie Prüfung auf dem Markt, da herkömmliche Prüfverfahren nicht geeignet sind. Im Vorhaben wird das LBF eine Methode zur Betriebsfestigkeitsprüfung von rCF-Verbundwerkstoffen erarbeiten und basierend auf diesen Erkenntnissen (zusammen mit ACS Solutions GmbH) ein Inspektionssystem entwickeln, das das Messprinzip der elektromechanischen Impedanz für die Überwachung der Strukturintegrität nutzt. Somit soll die Qualitätssicherung von rCF- Verbundwerkstoffen für strukturelle Anwendungen vereinfacht und die Nutzung sowie der Markteintritt von rCF in der Herstellung von lasttragenden Strukturen erleichtert werden.

Teilprojekt: Hardware- und Softwareentwicklung eines EMI-Messsystems zur Strukturinspektion

Das Projekt "Teilprojekt: Hardware- und Softwareentwicklung eines EMI-Messsystems zur Strukturinspektion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ACS-Solutions GmbH durchgeführt. Das Vorhaben Re-IMPACT zielt auf die erhöhte Wirtschaftlichkeit in der Nutzung von recycelten Carbonfaser(rCF)-Verbundwerkstoffen ab und adressiert die gesamte Wertschöpfungskette, beginnend beim Recycling von End-of-Life Bauteilen bis hin zu der Konstruktion einer sicherheitsrelevanten Struktur aus rCF. Bekannte Recyclingprozesse zur Rückgewinnung von Carbonfaser (CF) wurden bisher hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit sowie der Umweltfreundlichkeit nicht ausreichend betrachtet. Thermische Recyclingprozesse werden bei hohen Temperaturen durchgeführt und unterliegen den Nachteilen eines hohen Energieverbrauchs und schädlicher Emissionen. Obwohl chemische Recyclingverfahren für eine sehr hohe Beibehaltung der mechanischen Eigenschaften und die Rückgewinnung von Epoxidharz vielversprechend sind, ist die Verwendung schädlicher Lösungsmittel für die Umwelt von kritischer Bedeutung. Daher wird ein patentiertes Solvolyse-Verfahren bei milden Prozessparametern eingesetzt, um rCF zurückzugewinnen und daraus (in Verbindung mit einer thermoplastischen Matrix) einen Hochleistungswerkstoff für automobile Anwendungen herzustellen. ACS entwickelt sowohl die Messhardware als auch die Mess- und Auswertesoftware für ein EMI-Messsystem (von FhG). Dieses System ermöglicht eine zerstörungsfreie und automatisierte Inspektion von aus rCF-Verbundwerkstoffen hergestellten Bauteilen, die Industriestandards entspricht. Abschließend wird ACS (zusammen mit FhG-LBF) das EMI-Inspektionssystem in einer Verbundfertigungsanlage beim ausl. Kooperationspartner in Südkorea validieren.

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