Recycling von Kunststoffabfällen durch innovativen Einsatz von Mikrowellen
Nach Angaben von PETCORE Europe werden in Europa zwei von drei Flaschen aus Polyethylenterephthalat (PET) dem Recycling zugeführt. Angeblich ist die PET-Industrie dem EU-Ziel um 10 Jahre voraus und es werden in einigen Ländern über 90 % der Flaschen dank ihrer Pfandsysteme für das Recycling oder die Wiederverwendung gesammelt. Die PET-Industrie benötigt den Rücklauf ihrer Flaschen, um den Kreislauf zu schließen. Sie hat sich das klare Ziel gesetzt, bis 2029 eine Sammelquote von 90 % für PET-Flaschen zu erreichen. Doch was geschieht tatsächlich nach Zurückgabe der Flaschen? Das EU-finanzierte Projekt DEMETO liefert innovative Antworten. „Heutzutage können PET-Abfälle aus Verpackungen oder Polyester-Textilfasern mechanisch recycelt werden. Wird diese Behandlung jedoch mehrmals wiederholt, so verschlechtern sich die Eigenschaften der Materialien dermaßen, dass sie nur noch auf Deponien oder in Verbrennungsanlagen entsorgt werden können“, erklärt der Projektleiter Bruno Manduca von NextChem, dem italienischen Unternehmen, das hinter dem Projekt steht. Erschwerend kommt hinzu, so führt er weiter aus, dass mechanische Verfahren bei farbigen Flaschen und bei Textilfasern, die aus einer Mischung von Polyester mit Baumwoll- oder Nylonfasern bestehen, nicht angewendet werden können, da die Fasern nicht getrennt und sortiert werden können. „Andere Technologien, wie die thermische Zersetzung von Materialien bei hohen Temperaturen, die sogenannte thermische Pyrolyse, oder Techniken wie chemische und biologische Recyclingverfahren werden derzeit entwickelt, haben aber noch nicht industrielles Niveau erreicht.“
Schnelleres, kostengünstigeres Recycling
Bei der in DEMETO angewandten alkalischen Hydrolyse handelt es sich um ein herkömmliches Verfahren, das aufgrund der langen Reaktionszeit nicht auf industrieller Ebene verwendet werden kann. „Der normale Depolymerisationsprozess dauert 12 bis 24 Stunden, was hauptsächlich von der Temperatur abhängt“, meint Manduca. Hier kommt der innovative Ansatz des Unternehmens, der im Rahmen des DEMETO-Projekts entwickelt wurde, ins Spiel: „Die Kombination der durch Mikrowellen unterstützten Reaktion mit dem Reinigungsprozess ist das Schlüsselelement zur Verbesserung dieser Technologie“, stellt Manduca fest. Der wichtigste makroskopische Effekt der Mikrowellen besteht in der Beschleunigung der Reaktion, wodurch die Depolymerisationszeit von mehreren Stunden auf weniger als 10 Minuten verkürzt werden kann. „Dadurch können wir die Größe der reaktiven Einheit und die Kapitalinvestitionen verringern. Außerdem wird der Vorgang effizienter: Mikrowellen ermöglichen eine beinahe vollständige Umwandlung der Polymere, die dem Depolymerisationsprozess zugeführt werden. Somit fällt weniger Abfall an.“ DEMETO hat zudem ein robustes und zuverlässiges Reinigungsverfahren entwickelt, um Monomere mit einem hohen Reinheitsgrad zurückzugewinnen, die dann für die Erzeugung neuer „reiner“ Polymere wiederverwendet werden können. „Aufgrund des verringerten Bedarfs an weiteren Monomeren aus der petrochemischen Industrie ist das System weniger abhängig von neuen Ressourcen, was die CO2-Produktion minimiert. Wir freuen uns, dass wir zur Erreichung des Ziels einer Kreislaufwirtschaft beitragen können.“ Beide Aspekte, die im Labor und im Pilotmaßstab getestet wurden, werden derzeit in einer Demoanlage im Maßstab 1:1 erprobt. Manduca merkt an, dass der duale Ansatz einen neuen Weg für das PET-Recycling darstellt. „Das Schlüsselelement zur Verbesserung dieser Technologie liegt in der Kombination des Reinigungsverfahrens mit der durch Mikrowellen unterstützten Reaktion.“ Dank einer Vereinbarung mit dem in der Schweiz angesiedelten Projektpartner gr3n, der das Patent für Mikrowellenanwendungen bei der PET-Depolymerisation besitzt, wird die Anlage fünf Jahre lang aktiv sein. Dort werden verschiedene von potenziellen Kunden bereitgestellte Materialien getestet. Die wichtigsten Interessengruppen sind im Industriebeirat des Projekts vertreten, zu dessen Mitgliedern Unilever, Coca-Cola, Oviesse, Danone und Henkel zählen.
Anspruchsvolles Ziel, erfolgreiches Ergebnis
Die Entwicklung des Projekts, insbesondere die Planung und der Bau der Demoanlage, stellte eine große Herausforderung für das Team dar, das in den letzten vier Jahren harte Arbeit geleistet und sich auf den Bau der Demonstrationsanlage konzentriert hat. „Die Ambition, eine Anlage zu entwerfen, begann mit einer im Labor entwickelten Idee. Seitdem koordinieren wir ein Team von 14 europäischen Partnern, die nach einem engen Zeitplan arbeiten. Die spannendsten Etappen der letzten vier Jahre waren zweifelsohne die Bauphase und die Aufnahme des Betriebs. Es war großartig, sich mit Fachleuten aus anderen Ländern an den gleichen Zielen messen zu können!“ Die Pandemie brachte Herausforderungen mit sich, denen sich das Team stellen musste. Diese betrafen vor allem die Lieferung von Material und Ausrüstung, die sich um Monate verzögerte, sowie die Bauarbeiten, die durch die Situation erschwert wurden. „Heute, kurz vor der Inbetriebnahme der Anlage, können wir bestätigen, dass wir mit der gesamten Arbeit, die während des Projekts geleistet wurde, und der Zusammenarbeit mit den verschiedenen Partnern, die uns bei Bedarf immer tatkräftig unterstützt haben, voll und ganz zufrieden sind“, verkündet Manduca stolz.
Schlüsselbegriffe
DEMETO, Recycling, PET, Polyethylenterephthalat, Mikrowellen, NextChem, gr3n
