Praxisbezogene Lösungen im Kunststoffrecycling

Mehrere Institute der Deutschen Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse arbeiten intensiv an praxisorientierten Lösungen zur intensiveren und besseren Wiederverwertung von Kunststoffen.

Kunststoffe lassen sich am besten wiederverwerten, wenn sie nicht nur sortenrein zur Verfügung stehen, sondern sich auch in ihren Ausgangsstoffen gleichen. Allerdings verraten die Hersteller ungern ihre Rezepturen. Hier setzt ein Projekt des SKZ – Das Kunststoff-Zentrum (FSKZ e.V) an: Ohne die einzelnen Zutaten der Kunststoffe zu kennen, erfassen die Würzburger Wissenschaftler in einem neuen, von der Europäischen Union geförderten Kooperationsprojekt, wichtige Messgrößen bei der Produktion wie Temperatur, Druck und Fließeigenschaften des Materials, die mittels digitaler Technologien für die Wiederverwertung bereitgestellt werden.

„Wir entwickeln einen digitalen Werkzeugkasten, sodass die einzelnen, in der Neuware verwendeten Inhaltsstoffe nicht unbedingt bekannt sein müssen, um später ein hochwertiges Recycling-Produkt herzustellen“, erläutert Dr. Hermann Achenbach vom Geschäftsfeld Nachhaltigkeit des SKZ. So kann Recycling künftig schon beginnen, bevor das Produkt aus Neuware überhaupt vermarktet ist. Das Projekt des Kunststoff-Zentrums SKZ zielt nämlich vor allem auf Reste aus der Produktion und gewerbliche Abfälle.

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Beim Recycling von gebrauchtem Plastikmaterial, etwa aus Verpackungen, soll möglichst ein hohes Qualitätsniveau erhalten werden. Dazu wird der Kunststoff beim sogenannten Compoundieren mit Zusatzstoffen aufbereitet, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. „Wir haben Additivierungen für die Recyclingware entwickelt, um die Bruchdehnungen der Ausgangsmaterialien um das Zehnfache zu erhöhen, so dass dieses Material in vielen hochwertigen Anwendungen Neuware ersetzen kann“, erklärt Achenbach.

Mischungen aus mehreren Kunststofftypen

Bei der Produktion setzte auch ein Projekt des Instituts für Kunststofftechnologie und -recycling (IKTR) an. Anlass für dieses Projekt war das Problem eines mittelständischen Kunststoffverarbeiters. Bei ihm blieben täglich kleine Mengen unterschiedlicher Kunststoffe übrig, die zum Entsorgen zu schade und zur Verarbeitung zu gering waren.

Gemeinsam mit dem Verarbeiter entwickelten die Forscher des IKTR Rezepturen für Kunststoffmischungen. Mit einem speziellen Verträglichkeitsvermittler wurde ein Produkt aus fünf unterschiedlichen Komponenten hergestellt, welches gute Eigenschaften aufwies. Aus dieser Kunststoffmischung konnten dann Formteile für Armaturen und Abdeckungen hergestellt werden. „Die Entwicklung trägt dazu bei, Rohstoffe zu sparen, Restmengen wirtschaftlich zu verwerten und Lagerkapazitäten freizuhalten“, erläutert IKTR-Vorstandsvorsitzende Anke Schadewald.

Gluten verbessert Biokunststoffe

Kreislaufwirtschaft mit nachwachsenden Rohstoffen betreibt das Kunststoff-Zentrum in Leipzig (KUZ). Bei der Bio-Kunststoffproduktion ist wichtig, dass sich die Strukturen pflanzlicher Rohstoffe für anspruchsvolle Einsätze in Konsum- und Industriegütern eignen. Dabei hilft das als Getreidekleber bekannte Gluten, welches das KUZ für spritzgussfähige Bio-Kunststoffverbindungen einsetzt. Grund: Gluten kann zwischen verschiedenen Reaktionspartnern „vermitteln“ und Haftung herstellen.

Darauf aufbauend arbeiten die Leipziger Forscher an einem vom Bundeswirtschaftsministerium geförderten Projekt, in dem der aus Zuckerrohr gewonnene, spröde Biokunststoff Polylactid (PLA) mit Hilfe des Glutens geschmeidiger gemacht wird. „In das zuckerrohrbasierte Polylactid lagern sich Glutentröpfchen ein. Sie sorgen für mehr Elastizität. Im Kunststoff ist Gluten daher mehr als nur Bio-Kitt, denn es kann Strukturen verändern“, sagt KUZ-Bereichsleiterin Petra Krajewsky.

Der Rezyklat-Einsatz ist ausbaufähig

Obwohl die Entwicklung von wertigen Rezyklaten ständig voranschreitet, muss die Nachfrage danach noch stärker geweckt werden. So wurden für die Erzeugung von Kunststoffen im Jahr 2017 rund 14,4 Millionen Tonnen Werkstoffe verarbeitet, davon 4,4 Millionen Tonnen für Verpackungen und 3,5 Millionen Tonnen für den Bausektor. Laut der Studie „Stoffstrombild Kunststoffe“ von Conversio erreichte der Anteil an Rezyklat durchschnittlich rund 12 Prozent. Bei den Verpackungen war der Anteil mit 9 Prozent unterdurchschnittlich, im Bausektor war er hingegen mit knapp 22 Prozent überdurchschnittlich.

Wichtig ist folglich der Transfer von neuen Forschungsergebnissen in die Praxis. Die Institute der Zuse-Gemeinschaft sehen sich in diesem Kontext als ein zentraler Partner für eine erfolgreiche Kreislaufwirtschaft. „Projekte aus unseren Reihen tragen dazu bei, die Recyclinganteile im Verpackungsmarkt weiter zu steigern“, betont Dr. Annette Treffkorn, Geschäftsführerin der Zuse-Gemeinschaft.