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Entsorgungswege und Verwertungsoptionen von Produkten aus biobasierten Polymeren des post-consumer Bereichs

Sortierung in Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetriebe)

Die LVP-Erfassungssysteme sind mittlerweile bundesweit weitgehend einheitlich gestaltet und auch die Anforderungen an die Sortierprodukte sind einheitlich. Daher hat sich bei der Sortiertechnik in den Sortier-/Vorbehandlungsanlagen im grundlegenden Verfahrensablauf eine Standardisierung eingestellt, siehe nachfolgende Abbildung1. Die im Produktfächer dieser Anlagen enthaltenen Kunststofffraktionen sind bspw. Folien, die Massenpolymere im Verpackungsbereich PE, PP, PS, PET und Mischkunststoffe (MKS) als auch Ersatzbrennstoffe (EBS) zur energetischen Verwertung.

Für die Sortierprodukte haben sich im Wechselspiel zwischen der Sortiertechnik und dem Verwertungsmarkt Spezifikationen entwickelt, siehe u.a. Datenblätter der Deutsche Gesellschaft für Kreislaufwirtschaft und Rohstoffe mbH (DKR).

Derzeitig sind die Mengen der Abfälle aus biobasierten neuartigen Polymeren (z.B. PLA-/ Stärkeblends) im LVP-Strom noch zu gering, um für ein wirtschaftliches sorten- bzw. typenreines2 werkstoffliches Recycling aussortiert zu werden. Dies ist abhängig von einer Vielzahl von Faktoren, u.a. der Erlössituation für die zu entsorgenden und verwertenden Materialien, der Polymersorte, dem Marktpreis für das entsprechende Rezyklat, Rohstoffpreisen, der notwendigen Sortier- und Aufbereitungstechnik, und lässt sich nicht pauschal in einer spezifischen Mengenangabe pro Anlage fassen. Polystyrol (PS) wird bspw. bereits ab einem Anteil von 1% aussortiert und verwertet3. Solange sich keine kritische Materialmenge im Umlauf befindet, ist ein werkstoffliches Recycling aus wirtschaftlicher Sicht nicht zu erwarten.

Graphik: Bünemann et al. (2011)

Sortierfähigkeit von biobasierten Polymerprodukten

Die sensorgestützte Sortierung mittels NIR-Geräten ist ein Kernbestandteil moderner Sortieranlagen und ermöglicht eine Trennung der einzelnen Kunststoffarten.

Drop-In-Lösungen, wie Bio-PET und Bio-PE, werden gemeinsam mit deren konventionellen Pendants aussortiert.

Aber auch biobasierten neuartigen Polymeren (z.B. PLA-/ Stärkeblends) können aufgrund des charakteristischen NIR-Spektrums erkannt und somit sortiert werden4. Es kann festgehalten werden, dass mit der gängigen Anlagentechnik die Aussortierung von bspw. PLA-Blends als Vertreter der biobasierten neuartigen Polymere als eigene Fraktion technisch grundsätzlich realisierbar ist5. Verunreinigungen gezielt sortierter Fraktionen können somit gering gehalten werden.

Die nachfolgende Graphik zeigt die NIR-Spektren mehrerer unterschiedlicher PLA-Blends (Folien als auch Schalen, Becher und Flaschen) sowie das NIR-Spektrum von PVC-Material (abschnittsweise fett gestrichelt hervorgehoben). Die NIR-Geräte erfassen das gesamte dargestellte Spektrum. Ein individueller Versuch in einer klassischen Sortieranlage hat ergeben, dass die PLA-Blends durch das NIR-Gerät als PVC eingeordnet werden, sofern keine Erkennung von PLA-Blends aktiv ist. Sind die NIR-Spektren für PLA-Blends auf den Geräten vorhanden und aktiviert, werden PLA-Blends auch als solche erkannt und können entsprechend sortiert werden. Der in der Graphik gestrichelt dargestellte Bereich zwischen den Wellenlängen von ca. 1625-1750 nm zeigt deutlich den unterschiedlichen Verlauf der NIR-Spektren beider betrachteter Materialgruppen.

Graphik: G. Hädrich

Durch Fehlsortierungen können Produkte bzw. Abfälle aus biobasierten neuartigen Polymeren – die im Ruf stehen, das Recycling zu stören – auch in den Störstoffanteil der Sortierprodukte geraten und somit in die Aufbereitungsanlagen gelangen. Bei Mischkunststoffen darf der Störstoffanteil bspw. maximal 10 Masse-% betragen6. Für transparente PET-Flaschen muss dieser bei ≤ 2 Masse-% liegen7.

Die Aussagen, dass Produkte bzw. Abfälle aus biobasierten neuartigen Polymeren Schwierigkeiten im Recycling bereiten, sind allerdings unabhängig von den am Markt und im Abfallstrom befindlichen Mengen dieser Materialien zu sehen. Diese Polymere werden bereits eingesetzt und es besteht immer die Möglichkeit, dass diese in den Störstoffanteil anderer Sortierprodukte gelangen, ebenso wie andere Störstoffe. Das Potential, Schwierigkeiten beim Recycling bzw. Verwerten im Rahmen von Restverunreinigungen nach der Sortierung zu bereiten, ist nicht abhängig von der Ausgangsmenge der Störstoffe.

Bei der Betrachtung, wie sich biobasierte neuartige Polymere nach der Sortierung in den anschließenden Recycling bzw. Verwertungsprozessen verhalten, ist zwischen dem Aufbereitungsprozess und der Verarbeitung der Rezyklate zu unterscheiden.

Energetische Verwertung und Beseitigung

Sofern eine Sortieranlage Ersatzbrennstoffe (EBS) produziert, wird diese als Letztempfängeranlage eingestuft. EBS-Materialien gelangen u.a. in Zement- und Heizkraftwerke, was einer energetischen Verwertung der Materialien entspricht. Rest- und Störstoffe gelangen in Müllverbrennungsanlagen (MVA) und unterliegen somit der Beseitigung bzw. ebenfalls der energetischen Verwertung je nach Einstufung  der MVA, siehe nachfolgende Abbildung.

Bei der energetischen Verwertung und Beseitigung sind keine durch biobasierte Polymere hervorgerufenen negativen Auswirkungen bekannt oder genannt. Der Heizwert der biobasierten Polymerprodukte liegt je nach Kunststoff – ob es sich um eine Drop-In-Lösung handelt oder neuartigen Kunststoff – zwischen Papier und konventionellen Kunststoffen4. Die Energie, welche bei der Verbrennung durch den biobasierten Anteil im Produkt produziert und bereitgestellt wird, ist als CO2-neutral einzustufen8.

 

Graphik: G. Hädrich


1Bünemann, A.,Rachut, G., Christiani, J., Langen, M., Wolters, J. (2011): Planspiel zur Fortentwicklung der Verpackungsverordnung. Teilvorhaben 1: Bestimmung der Idealzusammensetzung der Wertstofftonne. Im Auftrag des Umweltbundesamtes, cyclos GmbH und HTP Aachen
2„typenrein“ bedeutet, dass nur ein Kunststoff eines Rohstoffherstellers mit derselben Typenbezeichnung aufgearbeitet wird; „sortenrein“ bedeutet, dass Kunststoffe mit gleicher Kennzeichnung nach DIN EN ISO 11469 bzw. VDA 260, ggf. verschiedener Rohstoffhersteller aufbereitet werden (Hellerich, W., Günther, H., Baur, E. (2010): Werkstoff-Führer Kunststoffe Eigenschaften, Prüfungen, Kennwerte. Carl Hanser Verlag, München)
3Fachgespräch mit Entsorgern, Verwertern, Herstellern und Verarbeitern von Biopolymeren. Protokoll zum Fachgespräch am 24. Mai 2012 in Berlin, unveröffentlicht
4Endres, H.-J., Siebert-Raths, A. (2009): Technische Biopolymere – Rahmenbedingungen, Marktsituation, Herstellung, Aufbau und Eigenschaften. © Carl Hanser Verlag, München
5Handschick, B., Wohllebe, M., Hollstein, F. (2012): Möglichkeiten und Grenzen der Sortierung von Biokunststoffen mit neuer NIR Sortiertechnik. In Tagungsband: Biokunststoffe in Verwertung und Recycling – Aktuelle Entwicklungstrends und zukünftige Chancen. Eigenverlag des Forums für Abfallwirtschaft und Altlasten e.V., Pirna
6DKR (2014): Produktspezifikation 05/2012 Fraktion-Nr. 352. (02.06.2014)
7DKR (2014): Produktspezifikation 05/2012 Fraktion-Nr. 325. (02.06.2014)
8Endres, H.-J., Kitzler A.-S. (2013) Mehrfachnutzung von Biopolymerwerkstoffen FKZ: 22029208. Schlussbericht. Institut für Biokunststoffe und Bioverbundwerkstoffe, Hannover