Qualitative und quantitative Analyse von gemischten Kunststoffabfällen
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2022)
Mit dem im Jahr 2019 beschlossenen „Green Deal“ fordert die Europäische Union von seinen Mitgliedsstaaten, dass bis zum Jahr 2030 mindestens 55 % der anfallenden Kunststoffverpackungsabfälle recycelt werden (Lumpe & Rossig 2021). An die Aufbereitung und Sortierung von gemischten Kunststoffabfällen resultieren daraus hohe Anforderungen, da nur bei einer entsprechenden Reinheit der Rezyklate ein höherwertiges werkstoffliches Recycling überhaupt erst möglich wird. Zur Bewertung der gewonnenen Sortierprodukte ist es somit erforderlich, deren qualitative und quantitative Zusammensetzung zu bestimmen.
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Mit dem im Jahr 2019 beschlossenen „Green Deal“ fordert die Europäische Union von seinen Mitgliedsstaaten, dass bis zum Jahr 2030 mindestens 55 % der anfallenden Kunststoffverpackungsabfälle recycelt werden (Lumpe & Rossig 2021). An die Aufbereitung und Sortierung von gemischten Kunststoffabfällen resultieren daraus hohe Anforderungen, da nur bei einer entsprechenden Reinheit der Rezyklate ein höherwertiges werkstoffliches Recycling überhaupt erst möglich wird. Zur Bewertung der gewonnenen Sortierprodukte ist es somit erforderlich, deren qualitative und quantitative Zusammensetzung zu bestimmen.
Potential der Sortierung von Kunststoffen aus Siedlungsabfall vor der
Müllverbrennung
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2022)
Tomra hat Siedlungsabfälle in verschiedenen Ländern Europas analysiert und festgestellt, dass in Ländern mit separater Sammlung von Kunststoffen oder Kunststoffteilströmen immer noch rund 10% an Kunststoffen im Siedlungsabfall sind. In Ländern ohne separate Sammlung ist der Kunststoffgehalt dementsprechend höher. Trotz konstanter Aufklärungs- und Öffentlichkeitsarbeit werden Fehlwürfe auch weiterhin nicht ausbleiben. Die Gründe sind unterschiedlich und können von zu komplexen Sammelsystemen, schlecht koordinierter Abfalllogistik bis zu der Bequemlichkeit der Benutzer reichen. Um auf dieses zurzeit verlorene Potential der Kunststoffe Zugriff zu bekommen ist eine Sortierung des Siedlungsabfalls vor der Verbrennung unumgänglich.
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Tomra hat Siedlungsabfälle in verschiedenen Ländern Europas analysiert und festgestellt, dass in Ländern mit separater Sammlung von Kunststoffen oder Kunststoffteilströmen immer noch rund 10% an Kunststoffen im Siedlungsabfall sind. In Ländern ohne separate Sammlung ist der Kunststoffgehalt dementsprechend höher. Trotz konstanter Aufklärungs- und Öffentlichkeitsarbeit werden Fehlwürfe auch weiterhin nicht ausbleiben. Die Gründe sind unterschiedlich und können von zu komplexen Sammelsystemen, schlecht koordinierter Abfalllogistik bis zu der Bequemlichkeit der Benutzer reichen. Um auf dieses zurzeit verlorene Potential der Kunststoffe Zugriff zu bekommen ist eine Sortierung des Siedlungsabfalls vor der Verbrennung unumgänglich.
Effizienzsteigerung in der sensorgestützten Sortierung
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Sensorgestützte Sortieranlagen sind sehr anfällig für Änderungen der Eingangsmenge und -qualität, wobei die Oberflächenbedingungen den Sortiererfolg stark beeinflussen und Anlagen häufig über- oder unterfahren werden, was die Sortiereffizienz verringert (Küppers et al. 2021). Die Sortiereffizienz wird üblicherweise basierend auf Recovery, Ausbringung und Reinheit, drei massespezifischen [m%] Indikatoren, analysiert. Diese wurden zuvor von Friedrich et al. (2022) wie in den folgenden Absätzen definiert.
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Sensorgestützte Sortieranlagen sind sehr anfällig für Änderungen der Eingangsmenge und -qualität, wobei die Oberflächenbedingungen den Sortiererfolg stark beeinflussen und Anlagen häufig über- oder unterfahren werden, was die Sortiereffizienz verringert (Küppers et al. 2021). Die Sortiereffizienz wird üblicherweise basierend auf Recovery, Ausbringung und Reinheit, drei massespezifischen [m%] Indikatoren, analysiert. Diese wurden zuvor von Friedrich et al. (2022) wie in den folgenden Absätzen definiert.
Implementierung von Sensor-based Material flow Monitoring in einer Kunststoffsortieranlage
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In einer Umfrage des Umweltbundesamtes (2019) bestätigen die Betreiber großer Sortieranlagen für Leichtverpackungen (LVP) in Österreich, dass die technischen Potentiale zur Erreichung der besten Sortierergebnisse nicht ausgeschöpft sind und Bedarf an Nachrüstung besteht. Lediglich 31 Ma.-% – 38 Ma.-% des Outputs gelten aktuell als Zielfraktionen für das Recycling. Insbesondere die Qualität der PET-Sortierung ist in Österreich besonders relevant, da etwa ein Viertel aller in Österreich für das werkstoffliche Recycling übernommenen Kunststoffabfälle Verpackungsabfälle aus PET sind. Auch dürfen in Österreich Rezyklate für den Lebensmittelbereich bis dato ausschließlich aus PET sein (UBA 2021).
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In einer Umfrage des Umweltbundesamtes (2019) bestätigen die Betreiber großer Sortieranlagen für Leichtverpackungen (LVP) in Österreich, dass die technischen Potentiale zur Erreichung der besten Sortierergebnisse nicht ausgeschöpft sind und Bedarf an Nachrüstung besteht. Lediglich 31 Ma.-% – 38 Ma.-% des Outputs gelten aktuell als Zielfraktionen für das Recycling. Insbesondere die Qualität der PET-Sortierung ist in Österreich besonders relevant, da etwa ein Viertel aller in Österreich für das werkstoffliche Recycling übernommenen Kunststoffabfälle Verpackungsabfälle aus PET sind. Auch dürfen in Österreich Rezyklate für den Lebensmittelbereich bis dato ausschließlich aus PET sein (UBA 2021).
Optimierte Sortierung von Leichtverpackungsabfällen durch ein intelligentes Stoffstrommanagement
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Post-Consumer Verpackungskunststoffe sind mit 29,5 Mio. Mg/a (2020) der größte Kunststoffabfallstrom Europas (Plastics Europe 2022). Durch ein werkstoffliches Recycling von Post-Consumer Verpackungskunststoffen zu Rezyklaten und deren Einsatz zur Substitution von Primärkunststoffen werden ökologische Vorteile in Form eingesparter Treibhausgasemissionen (Astrup et al. 2009) und eingesparter Energie (Perugini et al. 2005) erzielt.
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Post-Consumer Verpackungskunststoffe sind mit 29,5 Mio. Mg/a (2020) der größte Kunststoffabfallstrom Europas (Plastics Europe 2022). Durch ein werkstoffliches Recycling von Post-Consumer Verpackungskunststoffen zu Rezyklaten und deren Einsatz zur Substitution von Primärkunststoffen werden ökologische Vorteile in Form eingesparter Treibhausgasemissionen (Astrup et al. 2009) und eingesparter Energie (Perugini et al. 2005) erzielt.
Verbesserte Trennung von Mehr- und Einschichtfolien mittels Nahinfrarotspektroskopie
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Die Europäische Union fordert von den Mitgliedstaaten eine Recyclingquote von 55% bis zum Jahr 2030 zu erreichen. In Österreich fallen derzeit pro Jahr in etwa 300.000 t an Kunststoffverpackungsabfall an, wovon etwa 69.000 t auf Folienverpackungen kleiner DIN A4 entfallen (van Eygen, 2015). Diese Post-Consumer Kunststofffolien werden derzeit größtenteils einer thermischen Verwertung zugeführt. Diese Art der Verwertung dient jedoch nicht der Erhöhung der Recyclingquote und verschwendet gleichzeitig wertvolle Ressourcen, die einer stofflichen Verwertung zugeführt werden könnten.
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Die Europäische Union fordert von den Mitgliedstaaten eine Recyclingquote von 55% bis zum Jahr 2030 zu erreichen. In Österreich fallen derzeit pro Jahr in etwa 300.000 t an Kunststoffverpackungsabfall an, wovon etwa 69.000 t auf Folienverpackungen kleiner DIN A4 entfallen (van Eygen, 2015). Diese Post-Consumer Kunststofffolien werden derzeit größtenteils einer thermischen Verwertung zugeführt. Diese Art der Verwertung dient jedoch nicht der Erhöhung der Recyclingquote und verschwendet gleichzeitig wertvolle Ressourcen, die einer stofflichen Verwertung zugeführt werden könnten.
Kunststoffe und andere Materialien simultan durch Fluoreszenz-Tracer, NIR und künstliche Intelligenz detektieren und sortieren
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Kreislaufwirtschaft mit hohen Recycling- und Wiedereinsatzquoten gilt als Patentrezept gegen Rohstoffknappheit, für Klimaschutz und ist Basis für eine zukunftsfähige Wirtschaftsweise weltweit. De facto wird jedoch „der Bedarf an Materialien nur zu geringen Anteilen durch eine Kreislaufführung innerhalb des Bestandes gedeckt, weil die bestehende Abfallwirtschaft hinter den Ansprüchen einer Kreislaufwirtschaft zurückbleibt“ (SRU 2020).
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Kreislaufwirtschaft mit hohen Recycling- und Wiedereinsatzquoten gilt als Patentrezept gegen Rohstoffknappheit, für Klimaschutz und ist Basis für eine zukunftsfähige Wirtschaftsweise weltweit. De facto wird jedoch „der Bedarf an Materialien nur zu geringen Anteilen durch eine Kreislaufführung innerhalb des Bestandes gedeckt, weil die bestehende Abfallwirtschaft hinter den Ansprüchen einer Kreislaufwirtschaft zurückbleibt“ (SRU 2020).
Post-Consumer Kunststofffolienrecycling – Entwicklung einer feingutreduzierten Zerkleinerungstechnologie
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2022)
Die Zerkleinerungstechnik ist ein wichtiger Verfahrensschritt in der Aufbereitung von Altkunststoffen für das Recycling. Wie der Schredder aufgebaut ist (z.B. Messertype, Siebeinsätze, Nachdrücker etc.) und mit welchem Parametersetup (z.B. Drehzahl, Füllstand, Nachdrückerintervall etc.) dieser betrieben wird, ist einerseits vom Inputmaterial selbst und andererseits von den nachfolgenden Verfahrensschritten abhängig. Hauptziele der Zerkleinerung sind neben dem Aufschließen von Materialverbunden und der Vergrößerung der spezifischen Kornoberfläche, die gezielte Reduktion der Korngröße und Herstellung einer bestimmten Korngrößenverteilung, um Material sortierfähig zu machen (Kranert & Cord-Landwehr 2010).
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Die Zerkleinerungstechnik ist ein wichtiger Verfahrensschritt in der Aufbereitung von Altkunststoffen für das Recycling. Wie der Schredder aufgebaut ist (z.B. Messertype, Siebeinsätze, Nachdrücker etc.) und mit welchem Parametersetup (z.B. Drehzahl, Füllstand, Nachdrückerintervall etc.) dieser betrieben wird, ist einerseits vom Inputmaterial selbst und andererseits von den nachfolgenden Verfahrensschritten abhängig. Hauptziele der Zerkleinerung sind neben dem Aufschließen von Materialverbunden und der Vergrößerung der spezifischen Kornoberfläche, die gezielte Reduktion der Korngröße und Herstellung einer bestimmten Korngrößenverteilung, um Material sortierfähig zu machen (Kranert & Cord-Landwehr 2010).
Sortieranlage der Zukunft – Perspektive eines Anlagenbauers
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2022)
Das deutsche Verpackungsgesetz sowie die EU-weite Richtlinie 2018/851 legen fest, dass bis 2025 55 Ma.-% der Verpackungsmaterialien sowie Siedlungsabfällen recycelt werden muss (Europäische Union 2008, Bundesministerium der Justiz 2017). Dieses Ziel wird in Anbetracht des Fortschritts der letzten 15 Jahre für viele Mitgliedstaaten nicht erreichbar sein (Europäische Union 2008). Auch in Deutschland werden die vorgegeben Quoten aktuell nicht erfüllt (Umweltbundesamt 2022).
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Das deutsche Verpackungsgesetz sowie die EU-weite Richtlinie 2018/851 legen fest, dass bis 2025 55 Ma.-% der Verpackungsmaterialien sowie Siedlungsabfällen recycelt werden muss (Europäische Union 2008, Bundesministerium der Justiz 2017). Dieses Ziel wird in Anbetracht des Fortschritts der letzten 15 Jahre für viele Mitgliedstaaten nicht erreichbar sein (Europäische Union 2008). Auch in Deutschland werden die vorgegeben Quoten aktuell nicht erfüllt (Umweltbundesamt 2022).
Quellen, Arten und Ströme von Makro- Kunststoffverschmutzungen in
und entlang der Donau
© Lehrstuhl für Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2022)
Mithilfe einer Materialflussanalyse (MFA) konnten die wesentlichen Hauptquellen, Einträge, Transport- und Entsorgungswege von Kunststoffabfällen (KSA) der Donau und den angrenzenden Uferflächen zwischen Wien und der Ländergrenze AT-SK dargestellt werden. Die MFA zeigt, dass jährlich etwa 96.000 t durch die getrennte Kunststoffsammlung und Verwertung im Projektgebiet ordnungsgemäß entsorgt werden, während rund 1.260 t an Plastikmüll vor allem durch Littering in die Umwelt gelangen. Davon werden etwa 890 t KSA durch öffentliche Reinigungsmaßnahmen (z.B. Straßenreinigung) bzw. 200 t durch freiwillige Sammelaktivitäten (wie Flurreinigungsaktionen, etc.) erfasst, rund 170 t verbleiben jährlich in der fluvialen und terrestrischen Umgebung. Als relevante Verschmutzungsquellen konnten die Haushalte (62 Gew.- %), die Binnenschifffahrt (17 Gew.-%) und der Bausektor (12 Gew.-%) identifiziert warden.
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Mithilfe einer Materialflussanalyse (MFA) konnten die wesentlichen Hauptquellen, Einträge, Transport- und Entsorgungswege von Kunststoffabfällen (KSA) der Donau und den angrenzenden Uferflächen zwischen Wien und der Ländergrenze AT-SK dargestellt werden. Die MFA zeigt, dass jährlich etwa 96.000 t durch die getrennte Kunststoffsammlung und Verwertung im Projektgebiet ordnungsgemäß entsorgt werden, während rund 1.260 t an Plastikmüll vor allem durch Littering in die Umwelt gelangen. Davon werden etwa 890 t KSA durch öffentliche Reinigungsmaßnahmen (z.B. Straßenreinigung) bzw. 200 t durch freiwillige Sammelaktivitäten (wie Flurreinigungsaktionen, etc.) erfasst, rund 170 t verbleiben jährlich in der fluvialen und terrestrischen Umgebung. Als relevante Verschmutzungsquellen konnten die Haushalte (62 Gew.- %), die Binnenschifffahrt (17 Gew.-%) und der Bausektor (12 Gew.-%) identifiziert warden.
