Lösungen

Kreislaufwirtschaft statt thermischer Verwertung

In der heute etablierten Abfallwirtschaft überwiegt die thermische Verwertung, die im Abfall enthaltenen Kohlenstoffe gehen dabei als klimaschädliches CO₂ in die Atmosphäre. Der Übergang zur Kreislaufwirtschaft kann diese Emissionen einschränken und den übermäßigen Ressourcenverbrauch vermeiden. Das erfordert eine völlige Neuordnung der Behandlung von Wertstoffströmen. Die Projektpartner von »Waste4Future« haben sich dabei auf kunststoffhaltige Abfallströme konzentriert, um deren umfassendes Recycling zu ermöglichen.

Recyclingkette wird neu organisiert und am Stoffstrom ausgerichtet

Zentrales Ergebnis des Projekts ist ein ganzheitliches, entropiebasiertes Bewertungsmodell, das die bis dato prozessgeführte Recyclingkette zu einer stoffgeführten Kette reorganisiert (Entropie = Maß für die Unordnung eines Systems). Eine neuartig geführte Sortierung erkennt in Echtzeit, welche Materialien und insbesondere welche Kunststofffraktionen im Abfall enthalten sind. Passend dazu wird dann entschieden, welcher Weg des Recyclings für diese spezifische Abfallmenge der technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvollste ist. Ein Stoffstrom wird in seine Teilströme zerlegt, die dann anhand einer Technologiehierarchie verschiedenen, energetisch optimierten Aufbereitungsrouten zugeordnet werden. Was mittels werkstofflichen Recyclings nicht weitergenutzt werden kann, steht für chemisches Recycling zur Verfügung, stets mit dem Ziel des maximal möglichen Erhalts von Kohlenstoffverbindungen. Die thermische Verwertung am Ende der Kette ist damit eliminiert.

Dazu wurden auch digitale Zwillinge von Prozessen und Materialien geschaffen, zudem ein Sortierdemonstrator (Multi-Sensor-System mit KI-basierter Datenauswertung) entwickelt und die grundsätzliche Eignung der THz-Sensortechnologie für die bisher kaum mögliche Sortierung schwarzer Kunststoffe nachgewiesen. Erhebliche Fortschritte wurden bei der Bewertung von Rezyklaten (z.B. Alterungsprozesse) und in der Rezepturentwicklung (z.B. Additivierung) erzielt. Für das chemische Recycling wurde gezeigt, dass durch Gasifizierung und Pyrolyse auch Polyamid-haltige Fraktionen verwertet werden können, die nicht mehr mechanisch recycelbar sind.

Von der Schredderleichtfraktion bis zum neuen Produkt

Als Demonstrator haben die Projektpartner eine Stuhlschale aus recyceltem Polyamid hergestellt. Der Kunststoff wurde automatisiert aus einem komplexen Abfallstrom (Schredderleichtfraktion) heraussortiert, anschließend mittels lösemittelbasiertem Recycling zu hochwertigem Rezyklat aufbereitet und dann im Spritzguss verarbeitet. Das Bauteilverhalten ist vergleichbar mit dem von Neuware.

Blick auf ökonomische Bewertung und regulatorische Rahmenbedingungen

Zu den Inhalten des Leitprojekts gehörte auch die ökonomische Bewertung einer neuen Recyclingprozesskette, beispielsweise die Auswirkungen steigender Preise für CO₂-Zertifikate oder neuer regulatorischer Vorgaben wie dem Europäischen Klimagesetz, dem EU-Aktionsplan zur Kreislaufwirtschaft oder dem Verpackungsgesetz. Das Projektkonsortium hat zudem umfassende Ökobilanzstudien (Life Cycle Analysis, LCA) für die einzelnen Recyclingtechnologien durchgeführt.