So werden Kunststoffverpackungen für das Recycling sortiert

Kunststoffe dominieren heutzutage den Markt für Verpackungen und haben andere, traditionelle Verpackungsmaterialien weitgehend verdrängt. In der Fertigung kommen verschiedene Kunststoffe zum Einsatz, je nachdem für welchen Einsatzbereich die jeweilige Verpackung bestimmt ist.

Dies wirft das Problem auf, wie die verschiedenen Arten vor dem Recycling möglichst schnell, kostengünstig und exakt voneinander getrennt und sortiert werden können, denn eine perfekte Vorabtrennung auf der Verbraucherseite lässt sich derzeit nicht realisieren. Der folgende Beitrag beschreibt diverse Kunststoffe sowie Recyclingverfahren und zeigt Methoden der Sortierung auf.

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Welche Kunststoffe für Verpackungen gibt es?

Der Verbrauch von Kunststoffen in Europa für unterschiedliche Einsatzbereiche beläuft sich vom Stand 2021 auf rund 57 Millionen t pro Jahr, davon 15 Millionen t in Deutschland.

Das Material wird für kurzlebige Verpackungen, zum Beispiel für Lebensmittel, aber auch für langlebige Produkte für die Automobilindustrie, die Baubranche, für Haushaltswaren und Elektrogeräte verwendet. Die häufigsten Arten sind Polymere, und zwar:

• Polypropylen (PP)
• Polyethylen (PE); vor allem als PE-LD (LD = Low Density/niedrige Dichte) und PE-HD (High Density/hohe Dichte)
• Polyethylenterephthalat (PET)
• Polystyrol (PS)
• Polyvinylchlorid (PVC)
• Polyurethan (PUR).

Welche Rolle spielt das Recycling bei Kunststoff?

Ähnlich wie beim Altpapier, bei Elektrogeräten oder Bauabfällen ist die Wiederverwertung von Kunststoffen ein zentrales Thema im Alltag und gleichzeitig ein globales Problem. Bei einer weltweiten Jahresproduktion von 391 Millionen t kannst du dir leicht vorstellen, wieviel Müll dadurch anfällt.

Da die meisten Kunststoffe nicht biologisch abbaubar sind und eine Zerfallszeit zwischen 20 und 1.000 Jahren haben, wird schnell deutlich, wie wichtig ein Recycling für dieses Material ist.

Kunststoffmüll ist nicht nur ein herausforderndes Umweltproblem, etwa wenn du die Verschmutzung der Ozeane und Meere mit Plastikteilchen betrachtest.

Die gewaltigen Produktionsmengen verbrauchen ebenso gewaltige Mengen an natürlichen Ressourcen, die ohne effizientes Recycling schon bald nicht mehr zur Verfügung stehen werden.

Hinzu kommt, dass viele giftige Gase freigesetzt werden, wenn Plastikmüll einfach nur in eine Verbrennungsanlage wandert.

Die wesentlichen Vorteile des Kunststoffrecycling sind also:

• Der Ressourcenverbrauch an Erdöl und Erdgas wird reduziert.
• Plastik landet nicht oder zumindest in geringeren Mengen in der Natur beziehungsweise in den Ozeanen.
• Die Wiederverwertung anstelle einer Verbrennung verringert den Ausstoß von Treibhausgasen.
• Produkte und Verpackungen aus recyceltem Kunststoff haben die gleichen Qualitäten wie Neuware.

Recyclingtechniken für Kunststoffe

Der technische Standard in Deutschland ermöglicht es, anfallende Kunststoffabfälle in hochmodernen Anlagen zu sortieren. Dabei trennt man die verschiedenen Arten wie PE, PET, PS etc. sortenrein voneinander und verpresst sie anschließend zu großen Ballen, bevor sie an die produzierenden Betriebe ausgeliefert werden.

Wegen der großen Bandbreite an Kunststoffarten wendet die Recyclingindustrie vier unterschiedliche Methoden an:

• mechanisches Recycling
• thermisches Recycling
• chemisches Recycling
• biologisches Recycling

Von den etwas mehr als sechs Millionen t recycelter Kunststoffabfälle im Jahr 2019 wurden 46,6 Prozent (2,93 Millionen t) werk- und rohstofflich wiederverwertet. 52,8 Prozent (3,31 Millionen t) gingen in die thermische Verwertung und wurden für die Erzeugung von Strom und Wärme verbrannt. Die restlichen 0,6 Prozent bzw. 40.000 t landeten auf Deponien.

Mechanisches Recycling

Das mechanische oder werkstoffliche Recycling macht aus Kunststoffmüll so genannte Sekundärstoffe. Dafür werden die Kunststoffe zunächst zerkleinert, dann gewaschen und getrocknet. Die kleinen Teile werden in einem Extruder eingeschmolzen und anschließend zu einem Granulat mit einer einheitlichen Körnergröße verarbeitet.

Die chemischen Strukturen bleiben dabei erhalten. Aus mechanisch recycelten Kunststoffen werden neue Produkte wie Verpackungen, Bauteile von Fahrzeugen und Elektrogeräten oder auch Möbel hergestellt.

Thermisches Recycling

Hinter der thermischen Verwertung steckt der Grundgedanke, das Wärmepotenzial unterschiedlicher Kunststoffe zu nutzen, indem sie verbrannt werden. Bei der Verbrennung spielt es keine Rolle, wenn die Abfälle nicht sortenrein sind oder Verschmutzungen aufweisen.

Mit der Energieausbeute werden anschließend Strom, Dampf oder Fernwärme erzeugt. Auf diese Weise können gewisse Mengen an primären Brennstoffen wie Erdöl, Gas und Kohle eingespart werden.

Chemisches Recycling

Die chemische Wiederverwertung kommt häufig zum Zuge, wenn Kunststoffabfälle aus umwelttechnischer oder wirtschaftlicher Sicht nicht ordnungsgemäß nach den erforderlichen Standards mit mechanischen Verfahren recycelt werden können.

Die ursprünglichen Bausteine wie Polymere, Monomere und Atome werden heruntergebrochen, sodass die chemische Struktur der Abfälle verändert wird. Aus den Bausteinen lassen sich dann entweder neue Kunststoffe, aber auch Kraftstoffe und Chemikalien herstellen. Ein Nachteil dieser Methode ist, dass dafür viel Energie aufgewendet werden muss.

Für die chemische Wiederverwertung von Plastikmüll stehen vier Verfahren zur Verfügung:

• Solvolyse (Reaktion mit Lösungsmitteln)
• Depolymerisation (thermisch)
• Pyrolyse (Zersetzung der Kohlenwasserstoffe)
• Vergasung.

Biologisches Recycling

Eine biologische Wiederverwertung durch Kompostieren von Kunststoffabfällen ist möglich, wenn das Ausgangsprodukt aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt wurde. Der Abbau dauert jedoch einige Jahre und geht deshalb recht langsam vor sich.

Der Anteil biobasierter und somit auch biologisch abbaubarer Kunststoffe ist weltweit mit einer Menge von etwa drei Millionen t gegenüber den erwähnten 391 Millionen t konventioneller Kunststoffe bisher verschwindend gering.

Sortierungstechniken für Kunststoffe

Die Sortierung von Plastikmüll ist eine essenzielle Voraussetzung für einen erfolgreichen Recyclingprozess. Saubere und sortenreine Wertstoffe erzielen die besten Ergebnisse bei den nachfolgenden Schritten der Wiederverwertung und besitzen deshalb ein großes Wertschöpfungspotenzial.

Die umfangreiche Produktion von Kunststoffen in Deutschland und die Massen an Plastikmüll benötigen hochqualitative Sortieranlagen auf dem jeweils aktuellsten Stand der Technik, um eine nachhaltige Infrastruktur aufzubauen und erhalten zu können.

Der erste Schritt der Sortierung liegt in den Händen der Verbraucher. Je mehr Plastikabfälle bereits im Haushalt getrennt und richtig entsorgt werden, desto einfacher ist später die maschinelle Trennung in Recyclingbetrieben, um sortenreines Material zu erhalten.

Hier werden vor allem sogenannte Nahinfrarot-Scanner eingesetzt, um sämtliche Materialien zu erkennen und voneinander zu unterscheiden, die für Verpackungen verarbeitet werden.

Die Sortierung mittels Nahinfrarotspektroskopie (NIRS)

Beim NIRS-Verfahren handelt es sich um eine spektroskopische Technologie, die eine schnelle und gut nachvollziehbare Messmethode darstellt, um alle Verpackungsmaterialien zu erkennen. Dabei misst ein Nahinfrarotsensor das reflektierte Licht des Wertstoffs.

Das zurückkommende Signal lässt dann eine eindeutige Klassifizierung jedes einzelnen Kunststoffs zu. Optimal wäre es natürlich, wenn nur Monomaterialien für Verpackungen eingesetzt würden, da diese am leichtesten wiederverwertbar sind. Hier sind die Produzenten der Verpackungsbranche gefragt.

Die Nahinfrarotspektroskopie ist aus einer Reihe von Gründen die dominierende Technik für die Sortierung von Kunststoffmüll im Recyclingprozess. Zum einen ist sie sehr schnell und kann Ergebnisse innerhalb von Millisekunden liefern. Mobile NIR-Scanner benötigen mit zwei bis drei Sekunden etwas länger.

Zum anderen arbeitet sie zerstörungsfrei, sodass der analysierte Kunststoff ohne Weiteres recycelt werden kann. Und drittens – das ist sehr wichtig – lässt sich mit NIRS ein breites Spektrum an unterschiedlichen Kunststoffen identifizieren, was die Wiederverwertung deutlich effizienter macht.

Beim Recycling von Plastikabfällen wird die NIR-Spektroskopie überwiegend auf zwei Arten genutzt. Sie hilft erstens dabei, den Kunststoffmüll in verschiedene Kategorien einzuteilen, indem die Absorptionsbanden erkannt und die entsprechenden Informationen zur Trennung genutzt werden.

Zweitens ermöglicht NIRS, den Reinheitsgrad von Kunststoff zu ermitteln. Dabei wird die Absorption der Infrarotstrahlung bei unterschiedlichen Wellenlängen gemessen und danach mit einem Standardmodell abgeglichen.

Welche Stoffe müssen voneinander getrennt werden?

Beim Recycling von Plastikmüll sind vor allem die unterschiedlichen Kunststoffarten voneinander zu trennen. Es gibt jedoch auch Verpackungen und Bauteile, die außer Kunststoff noch weitere Materialien enthalten, beispielsweise Papier und Karton oder verschiedene Metalle, eventuell auch Glas und Holz. Hier muss ebenfalls eine Trennung erfolgen, um nach dem Recycling einwandfreies Granulat zu erhalten.

Herausforderungen beim Sortieren und Recycling – und wie können sie gemeistert werden?

Die erste Herausforderung bilden die großen Mengen an Plastikabfällen. Um sie alle zu recyceln, muss eine entsprechende Infrastruktur an geeigneten Betrieben vorhanden sein beziehungsweise geschaffen werden.

Darüber hinaus können Hersteller von Verpackungen bereits bei der Gestaltung und Fertigung ihrer Produkte darauf achten, dass der Recyclingprozess vereinfacht wird, indem sie auf eine Vermischung unterschiedlicher Kunststoffe oder eine Kombination mit anderen Materialien verzichten.

Für die Sortierung sind hochtechnisierte Anlagen erforderlich, was – global gesehen – bisher nur in wenigen Ländern möglich ist, die über das entsprechende Know-how und das erforderliche Kapital verfügen, um solche Anlagen zu errichten.

Fazit

Für die Sortierung und das Recycling von Kunststoffabfällen gibt es mittlerweile Techniken, die eine effiziente und schnelle Wiederverwertung ermöglichen. Allerdings gibt es hier noch viel Spielraum nach oben, denn bisher werden in Deutschland lediglich rund 55 Prozent des Mülls für neue Einsatzzwecke genutzt. In weniger industrialisierten Ländern ist der Anteil deutlich niedriger. Ein Umdenken bei Produzenten, aber auch bei Konsumenten ist für die Zukunft dringend anzuraten.

FAQ

1. Wie viel Plastikmüll fällt jährlich in Deutschland an und wie wird er recycelt?

   Im Jahr 2019 fielen hierzulande etwa 6,5 Millionen t Plastikmüll an. Davon wurden 46,6 Prozent werk- und rohstofflich und 52,8 Prozent thermisch wiederverwertet. Die restlichen 0,6 Prozent wurden auf Deponien entsorgt.

2. Welches Verfahren eignet sich besonders gut für die Sortierung von Plastikmüll?

   Für eine schnelle und unkomplizierte Sortierung ist die Nahinfrarotspektroskopie besonders gut geeignet. Dabei wird mit Infrarotsensoren das reflektierte Licht der Kunststoffe analysiert, dass eine eindeutige Zuordnung und Klassifizierung erlaubt.

 

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