Plastikmüll ist ein zunehmend ernstes Umweltproblem. Europa produziert jedes Jahr etwa 60 Millionen Tonnen Kunststoff, aber nur 30% werden recycelt. Von allen erzeugten Plastikmüll werden 79% irgendwann deponiert oder als Abfall in die natürliche Umwelt geworfen. Mit dem Übergang Europas zu einer Kreislaufwirtschaft, in der Materialien am Ende ihrer Nutzungsdauer wiederverwendet und nicht weggeworfen werden, spielt ein verbessertes Kunststoffrecycling eine wichtige Rolle in der Kreislaufwirtschaft.
Eine Reihe von Maßnahmen, die kürzlich von der Europäischen Kommission verabschiedet wurden, werden dazu beitragen, die Nachhaltigkeit von Kunststoffen zu verbessern.
Laut ausländischen Medienberichten werden mehrere neue Recyclingtechnologien getestet, die dazu führen können, dass Einweg-Lebensmittelverpackungen, faserverstärkte Autoteile, Matratzenschaumpolymere und andere Kunststoffprodukte zwei Lebensdauern haben und dieselben wie neue werden.
Die im Jahr 2018 verabschiedete Kunststoffstrategie zielt darauf ab, dieses Problem zu lösen, indem Design, Verwendung und Recycling von Kunststoffprodukten geändert werden. Eines der Hauptziele ist es, 55% der Kunststoffverpackungen bis 2030 recycelbar zu machen. Verpackungen haben einen hohen ökologischen Fußabdruck: Etwa 40% der Kunststoffproduktion werden für Verpackungen verwendet und normalerweise nach Gebrauch entsorgt.
Die Verpackung besteht normalerweise aus verschiedenen Kunststoffen, was das Recycling schwieriger macht.
Frische Lebensmittel wie Fleisch und Käse haben normalerweise mehrere Schutzschichten wie Deckel, Folien und Tabletts, die nicht aus der gleichen Art von Kunststoff bestehen. Wenn es um verschiedene Kunststoffe geht, müssen sie getrennt werden, da beim traditionellen Recyclingverfahren die verschiedenen Kunststoffe nicht gut miteinander gemischt werden können. Die Trennung ist jedoch zeitaufwändig und teuer. Daher können solche Gegenstände nicht recycelt werden oder es wird als unmöglich angesehen, sie zu recyceln.
Faserverstärkte Verbundwerkstoffe stehen vor einem ähnlichen Schicksal. Dieses mit Glas oder Kohlefaser verstärkte Material auf Kunststoffbasis kann in einer Vielzahl von Fahrzeuginnen- und -außenkomponenten verwendet werden, von Stoßstangen über Textilverkleidungen bis hin zu Türverkleidungen. Da es schwierig ist, verschiedene Materialien zu trennen, werden solche Materialien normalerweise am Ende ihrer Lebensdauer verbrannt.
Jetzt können jedoch neue Recyclingtechnologien helfen.
Im Rahmen des Mehrradprojekts haben Dr. bugnicourt und Projektpartner das vom Fraunhofer-Institut in München entwickelte patentierte Verfahren creasolv erweitert, mit dem mehrschichtige Verpackungsmaterialien und faserverstärkte Verbundwerkstoffe immer wieder neu geboren werden können.
Unter Verwendung einer Formulierung auf Lösungsmittelbasis können verschiedene Arten von Kunststoffen und Fasern extrahiert und in Lösungsmitteln gelöst werden, um den Zweck der Trennung zu erreichen. Das Polymer, die langkettigen Moleküle, aus denen der Kunststoff besteht, wird dann in fester Form aus der Lösung recycelt und dann zu Kunststoffpellets umgeformt, und die recycelten Fasern können wiederverwendet werden.
Bisher zeigt dieser Prozess im Vergleich zu den bestehenden Methoden eine bessere Perspektive.
Bei der traditionellen mechanischen Recyclingmethode werden Kunststoffe normalerweise während des Behandlungsprozesses abgebaut, so dass ihre Verwendung begrenzt ist. Die chemische Rückgewinnung ist eine aufstrebende Technologie, die Kunststoffe in kleine Moleküle oder Monomere verwandeln kann. Obwohl hochwertige Kunststoffe hergestellt werden können, können diese Kunststoffe energieintensive Produkte sein. Bei Verwendung der Creasolv-Recyclingmethode ist die Qualität von recycelten Kunststoffen sehr hoch und der Prozess ist effizienter.
Jetzt hat das Team kleine Experimente mit mehrschichtigen Verpackungen und Verbundwerkstoffen durchgeführt, um den Prozess zu testen. In der Zwischenzeit planen sie eine große Pilotanlage in Bayern, die im Juli beginnen wird. Die größte Herausforderung, so Dr. Bugnicourt, ist die großflächige Entsorgung von Kunststoffabfällen aus komplexen Kunststoffmischungen.
Die Mitglieder des Teams entwickeln außerdem ein System zur Überwachung der Zusammensetzung von Kunststoffabfällen und hoffen, die Arten von Kunststoffen und Fasern in Produkten automatisch identifizieren zu können, um den Recyclingprozess anhand der Chargen von recycelten Materialien zu optimieren. Laut Dr. bugnicourt könnte das System in bestehenden Recyclinganlagen installiert werden, um das Angebot an recycelten Kunststoffen zu erweitern, und es könnten spezielle Einrichtungen für den Umgang mit Industrieabfällen gebaut werden.
Durch die Verbesserung des bestehenden Recyclingprozesses können auch die Auswirkungen von Kunststoffabfällen, die schwer wiederzuverwenden sind, auf die Umwelt verringert werden. Obwohl einige häufig verwendete Kunststoffe, wie z. B. Haustiere, die bei der Herstellung von Getränkeflaschen verwendet werden, weitgehend recycelt werden, werden Kunststoffe mit spezielleren Verwendungszwecken häufig nicht häufig recycelt. Technische Barrieren sind einer der Gründe.
Dr. Garcia Armingol, Direktor der Energie- und Umweltgruppe am Circe Energy Research Center in Spanien, und Kollegen zeigen Möglichkeiten auf, um die Rückgewinnungsrate von schwer zu recycelnden Kunststoffen im Rahmen des Polynspire-Projekts zu verbessern. Sie befassen sich hauptsächlich mit Polyamidkunststoffen für Fahrzeuggetriebe und Airbags sowie mit Polyurethan-Weichschäumen für Matratzen- und Teppichprodukte.
Das Team ist der Ansicht, dass traditionelle Recyclingmethoden verbessert werden können, um die Qualität von recycelten Kunststoffen zu verbessern. Zu diesem Zweck arbeiten sie an zwei Technologien: Hinzufügen von Glas (einem neueren Kunststoff, der zäh und zäh ist) und Hinzufügen von energiereicher Strahlung.&"Das Hauptziel beider Technologien besteht darin, die Verschleißfestigkeit und Leistung von recycelten Materialien zu verbessern, damit sie in Anwendungen mit hoher Nachfrage verwendet werden können." sagte Dr. Garcia Armingol
Andere innovative Technologien, die sie erforschen, können die chemische Rückgewinnung verbessern, was ein großes Potenzial für eine Kreislaufwirtschaft darstellt, da Kunststoffe unter Beibehaltung einer hohen Qualität kontinuierlich recycelt werden können.
Der ökologische Fußabdruck der Technologie kann jedoch auch verringert werden. Beispielsweise kann die Verwendung von Mikrowellen- oder intelligenten magnetischen Materialien die Energie reduzieren, die zur Erzeugung von Wärme erforderlich ist, um eine Polymerisation zu erreichen. Wenn eine Polymerisation auftritt, werden die durch den Rückgewinnungsprozess erzeugten Monomere kombiniert, um langkettige Kunststoffmoleküle zu bilden.
Bisher hat das Team solche Technologien im Labor getestet. Jetzt bereiten sie sich auf die Herstellungsphase des Projekts vor, die beweisen wird, dass solche Technologien im halbindustriellen Maßstab realisierbar sind. Gegenwärtig führen sie die Vorbehandlungs- und Reinigungsphase der Gewinnung durch.
Der nächste Schritt im Projekt besteht darin, zu demonstrieren, dass die mit solchen Technologien hergestellten Kunststoffe von ausreichender Qualität sind, um die ursprünglichen Materialien zu ersetzen. Dr. Garcia Armingol und Kollegen werden sich auf bestimmte Anwendungen konzentrieren, z. B. Autoteile und Matratzen mit strengen Qualitätsanforderungen. Die enge Zusammenarbeit mit Industriepartnern in der Automobilindustrie, Chemie- und Abfallwirtschaftsunternehmen ist ebenfalls der Schlüssel zur Einführung solcher Technologien.
