Kunststoffrecycling 101

In der wilden Welt der Kunststoffe gibt es viel mehr Arten, als der Laie vermuten würde. Und obwohl die meisten recycelbar sind, sind es nicht alle. Manche Inhaltsstoffe sind es nicht wert, recycelt zu werden. Und sowohl chemisches als auch mechanisches Recycling haben ihre Vor- und Nachteile. Lassen Sie uns einen tiefen Einblick in die Funktionsweise des Ganzen werfen.

Da ich in der Recyclingbranche tätig bin, werden mir oft Fragen gestellt wie:

So weit, ist es gut. Aber dann erwarten die meisten Menschen klare und einfache Antworten, und darin liegt das Problem.

Die richtige Antwort auf die meisten der oben genannten Fragen lautet: „Es kommt darauf an“.

Oder um es mit dem amerikanischen Journalisten Henry Louis Mencken zu sagen: „Für jedes komplexe Problem gibt es eine Lösung, die sauber, plausibel und falsch ist.“

Nicht alle Kunststoffe sind gleich und Recycling ist nicht gleich Recycling. Da mir diese Fragen aber ziemlich häufig gestellt werden, finden Sie hier einige relativ einfache Antworten.

Die meisten Kunststoffe sind recycelbar, aber möglicherweise sind nicht alle Inhaltsstoffe eines Kunststoffprodukts recycelbar und nicht alle Kunststoffe sind es wert, recycelt zu werden.

Was bedeutet das, fragen Sie? Denken Sie an die Farbpigmente, die zur Herstellung von farbigem Kunststoff verwendet werden. Wir können den Kunststoff recyceln und die Pigmente entfernen, aber normalerweise können oder wollen wir die Pigmente nicht recyceln. Der Hauptgrund ist, dass dies einfach nicht machbar ist.

Im Allgemeinen erhalten Kunststoffe oder Harzarten einen Code, der angibt, um was es sich handelt und der uns auch eine Vorstellung von ihrer Recyclingfähigkeit gibt:

Das Recycling der Kunststoffcodes 1 bis 6 ist heute so ziemlich der Standard. Kunststoffe nach Code 7 sind schwieriger, da es sich oft um Mischungen von Harzen mit allen möglichen Zusatzstoffen handelt, um die gewünschten Leistungskriterien zu erzielen. Vereinfacht gesagt: Je mehr Zusatzstoffe, desto schwieriger das Recycling.

Bei der Beantwortung der Frage, ob wir neue Flaschen herstellen können, beispielsweise aus 100 Prozent recyceltem Kunststoff, wird es etwas komplexer.

Auf einer sehr hohen Ebene lautet die einfache Antwort „Ja“, gefolgt von einem ziemlich großen „Aber“.

Es gibt zwei Hauptgründe für das „aber“:

Mechanisches Recycling ist quasi selbsterklärend.

Nehmen wir eine Milchflasche, die Sie vielleicht in Ihrem Kühlschrank haben. Es besteht aus HDPE. Der typisch blaue Deckel besteht aus PP und ist mit einer Schlinge verbunden, die den Deckel an der Flasche „abdichtet“. Spülen Sie die leere Milchflasche aus, bevor Sie sie in die gelbe Recyclingtonne werfen.

Da wir allerlei Wertstoffe in die gelbe Deckeltonne werfen, vermischen wir Materialien, die nicht zusammengehören. Anschließend werden sie zu einer Materialrückgewinnungsanlage (MRF) gebracht, deren Aufgabe es ist, die Wertstoffe zu entmischen. Wenn es sich um eine gute MRF handelt, trennt sie HDPE von PET und so weiter. Aber selbst wenn dies der Fall ist, sind der PP-Deckel und die Schlinge immer noch bei der HDPE-Flasche.

Die HDPE-Flasche wird zusammen mit Tausenden anderen zu Ballen gepresst und gelangt zu einer modernen Kunststoffrecyclinganlage, wo der Ballen zerkleinert, die Flaschen geschreddert und die Nicht-HDPE-Komponenten vom HDPE getrennt werden, typischerweise durch optische Sortieranlagen.

Anschließend wird das zerkleinerte HDPE bis zu dreimal gewaschen. Zuerst eine Kaltwäsche, dann eine Reibungswäsche und dann eine heiße oder ätzende Wäsche, um das HDPE gründlich zu reinigen und alle Verunreinigungen und Etiketten zu entfernen.

Die gewaschenen Stücke werden erneut mechanisch getrocknet und erneut sortiert, um alle verbleibenden Nicht-HDPE-Materialien zu entfernen.

Anschließend wird es fein zerkleinert, um ein Flockenprodukt zu erhalten, was einige Kunden wünschen.

Oder es wird extrudiert und durchläuft einen Laserfilter, der alle verbleibenden Nicht-HDPE-Stücke entfernt, die in den vorherigen Schritten übersehen wurden. Die eigentliche Extrusion erfolgt durch ein schraubenförmiges Metallstück, das erhitzt werden kann. Durch die Extrusion wird der Kunststoff gerade so weit geschmolzen, dass er formbar ist und eine Wurst entsteht, die dann in kleine Stücke, sogenannte Pellets, geschnitten wird. Da es sich um kleine Pellets handelt, können Messgeräte in Milligramm genau bestimmen, wie viel HDPE in eine Form für die Herstellung einer neuen HDPE-Flasche fließt.

Die US-amerikanische Food and Drug Administration hat 2019 den HDPE-Recyclingprozess eines bestimmten Unternehmens genehmigt, der für den Kontakt mit Lebensmitteln sicher ist. Auf diese Weise kann recyceltes HDPE (rHDPE) in Lebensmittelqualität, einschließlich neuer rHDPE-Milchflaschen, hergestellt werden.

HDPE kann diesen Prozess nur begrenzt oft durchlaufen. Der mechanische Prozess und der Extrusionsprozess zersetzen das rHDPE-Harz bis zu einem gewissen Grad. Deshalb wird Frischharz mit rHDPE-Harz gemischt, um sicherzustellen, dass die HDPE-Flasche genau die Leistung erbringt, die wir von ihr erwarten oder benötigen. rPET in Lebensmittelqualität gibt es schon länger als rHDPE.

Der „Ertrag“ des Recyclings bedeutet einfach: Wie viel rHDPE erhalten Sie aus den gepressten HDPE-Flaschen (Input)? Das hängt natürlich stark vom Verschmutzungsgrad der Milchflaschen ab, daher empfiehlt es sich, diese vor dem Einwerfen in den Mülleimer auszuspülen.

Die Ausbeute schwankt zwischen 10 und 25 Prozent, man kann also konservativ sagen, dass wir aus 1000 Kilogramm HDPE-Flaschen 750 Kilogramm neue HDPE-Flaschen herstellen können.

Aber wie bereits erwähnt, müssen wir etwas frisches HDPE mit dem rHDPE mischen, da wir nicht wissen, welche HDPE-Stücke wie oft recycelt wurden.

Beim chemischen Recycling wird die Sache noch komplizierter. Es gibt mindestens drei verschiedene Typen mit mehreren Unterkategorien. Ich zitiere aus dem CSIRO-Bericht „Advanced Recycling Technologies to Address Australia’s Plastic Waste“ vom August 2021.

Es gibt mehrere Umwandlungstechnologien wie Vergasung, Pyrolyse, Hydrocracken und Hydrothermie. Allen gemeinsam ist, dass dabei Wärme genutzt wird.

Dann gibt es Depolymerisationstechnologien wie:

Schließlich gibt es noch einen Prozess namens Reinigung, bei dem ebenfalls ein Lösungsmittel zum Auflösen der Kunststoffe verwendet wird.

Beim chemischen Recycling werden Kunststoffe in mehreren Schritten zersetzt und zu Monomeren reduziert, sodass sie anschließend wieder zu Polymeren zusammengesetzt werden können, die die gleichen Leistungsparameter wie Neupolymere aufweisen.

Um auf die obige Frage zurückzukommen, ob wir eine Flasche zu 100 Prozent aus recyceltem Kunststoff herstellen können – die Antwort lautet absolut! Wenn wir den mechanisch recycelten Polymeren neue Polymere hinzufügen müssen, können wir chemisch recycelte Harze verwenden.

Jetzt können wir auch die letzte oben gestellte Frage beantworten: Können Kunststoffe unbegrenzt recycelt werden? Die Antwort lautet: Ja, mit chemischem Recycling ist das möglich. Auch hier muss noch ein „aber“ hinzugefügt werden.

Ich würde nicht die ganze Geschichte erzählen, wenn ich nebenbei nicht ein paar kleine Schluckaufe erwähnen würde.

Der CSIRO-Bericht schweigt über den Ertrag aus chemischem Recycling. Das Problem beim chemischen Recycling besteht darin, dass die Ausbeute sehr gering ist. Von den 100 Prozent Kunststoff, die als Input zugeführt werden, findet ein geringerer Anteil als beim werkstofflichen Recycling seine Endverwendung als Kunststoff.

Es gibt eine Reihe von Nebenprodukten wie Kohle, Teere und Öle, die als Brennstoffe oder für andere Anwendungen verwendet werden können, jedoch nicht zur Herstellung von Kunststoffen. Natürlich hängt viel von der Menge der Verunreinigungen im Input ab. Aber generell sind die Erträge beim chemischen Recycling deutlich geringer als beim mechanischen Recycling. Wenn ich Experten frage, habe ich gehört, dass die meisten Prozesse Ausbeuten unter 60 Prozent haben, bei einigen sogar deutlich darunter.

Ein weiterer Fehler des CSIRO-Berichts besteht darin, dass „die Produkte des mechanischen Recyclings im Allgemeinen nicht die Anforderungen für Anwendungen erfüllen, die dem Lebensmittelkontakt entsprechen“.

Das stimmt nicht, wie oben bei der HDPE-Milchflasche erläutert. Dies hängt von den gewählten Prozessen und den gewählten Wasch- und Reinigungsschritten im Rahmen des mechanischen Recyclingprozesses ab.

Dann gibt es noch einen weiteren Fehler, der häufig gemacht wird. In dem Bericht heißt es, dass Kunststoffe aufgrund ihres hohen Heizwerts (CV) in Prozessen zur Energiegewinnung aus Abfall (Energy from Waste, EfW) geschätzt werden.

Das ist auch nicht richtig. EfW-Anlagen verdienen den Großteil ihres Geldes mit der Erhebung einer Gate-Gebühr. Ihre Kessel sind auf eine bestimmte Wärmeleistung ausgelegt.

Je mehr Materialien mit hohem CV (z. B. Kunststoffe) sie aufnehmen, desto weniger können sie aufladen, da die Kunststoffe die Wärmekapazität des Kessels verbrauchen. Tatsächlich sind EfW-Kessel für Brennstoffe mit niedrigem CV-Wert ausgelegt, beispielsweise für Restmüll (Hausmüll).

Trotz dieser Fehler hat das CSIRO einen wirklich guten und notwendigen Bericht erstellt.

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Es ist wichtig zu beachten, dass chemisches Recycling ein gutes Verfahren für die überwiegende Mehrheit der Kunststoffe ist, die derzeit auf Deponien landen, wobei die meisten davon aus gewerblichen und industriellen Quellen sowie aus der Bauindustrie stammen.

Beim Kunststoff-zu-Kunststoff-Recycling spielt das chemische Recycling eine wichtige Rolle. Allerdings verbraucht es mehr Energie, ist teurer und hat eine geringere Ausbeute als mechanisches Recycling.

Wir brauchen beides.

Jetzt wissen Sie alles, was Sie über Kunststoffrecycling wissen müssen.

Einfach. Rechts?

Frank Klostermann ist Direktor von Full Circle Advisory, einem auf Nachhaltigkeit und Umwelt spezialisierten Beratungsunternehmen. Er verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung im leitenden Management in der Abfall- und Recyclingindustrie. Mehr von Frank Klostermann, Full Circle Advisory