Katalytische Depolymerisation von polyolefinhaltigen Kunststoffabfällen
© Lehrstuhl fĂĽr Abfallverwertungstechnik und Abfallwirtschaft der Montanuniversität Leoben (11/2022)
In einem konsequent umgesetzten zirkulären Wertstoffstrom müssen Verfahren wie Depolymerisation und Pyrolyse zur Erzeugung von Monomeren und anderen Chemikalien aus Kunststoffabfällen etabliert werden (Viebahn et al. 2018), (DECHEMA e.V. 2019). Vor allem Polyolefine, die Hauptfraktion der Kunststoffabfälle, können zu Gasen und Ölen gespalten werden, die als Ausgangsmaterial für Steam-Cracker oder direkt als Rohstoff für die Kunststoffherstellung verwendet werden können. Obwohl die Umwandlung von Kunststoffen in Chemikalien oder Brennstoffen seit über 40 Jahren angestrebt wird, haben sich die Umwandlungstechnologien noch nicht erfolgreich durchgesetzt.

Herausforderungen, Anforderungen und Chancen des Kunststoffverpackungsrecyclings im Kontext zur ErfĂĽllung der festgelegten Verpackungsabfallquoten
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Der im März 2020 von der Europäischen Kommission verabschiedete neue Aktionsplan für die Kreislaufwirtschaft ist einer der wichtigsten Bausteine des europäischen „Green Deals“ und Eine Voraussetzung, um das Klimaneutralitätsziel der EU bis 2050 zu erreichen. Der neue Aktionsplan kündigt Initiativen entlang des gesamten Lebenszyklus von Produkten an.

Chemisches Recycling von Kunststoffen – Überblick und vielversprechende Ansätze
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In der EU lag die Recyclingquote für Kunststoffe 2018 durchschnittlich bei 32,5 % (Europäisches Parlament 2021). Aufgrund der großen Vielfalt an verschiedenen Kunststoffen, des meist nicht auf Recycling optimierten Produkt- bzw. Verpackungsdesigns und nicht zuletzt wegen Fehlwürfen bei der Sammlung entstehen beim mechanischen Recycling Sortierreste, die bisher nicht unter wirtschaftlichen Bedingungen stofflich verwertet werden können.

Qualitative und quantitative Analyse von gemischten Kunststoffabfällen
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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 MĂĽllverbrennung
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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 sensorgestĂĽtzten 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.

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).

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.

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.

Kunststoffe und andere Materialien simultan durch Fluoreszenz-Tracer, NIR und kĂĽnstliche 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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