Arbeitsweise von modernen Sortier- und Recyclinganlagen Flashcards
(52 cards)
1
Q
New Plastics Economy
A
-
Initiative von der UN
- Verringerung des Eintrags von Kunststoffen ins Ökosystem
- zunächst auf 3 Jahre angelegt
-
Neugestaltung der Zukunft der Kunststoffbranche
- Führt führende Unternehmen und Organisationen zusammen
- beginnend mit der Verpackungswirtschaft
40 der größten weltweit tätigen Konzerne unterstützten die Initiative auf dem Weltwirtschaftsforum 2017 in Davos!
2
Q
New Plastics Economy
Stategien
A
- Redesign und Innovation (30 %)
- Reuse (20 %)
- Recycling (50 %)
- mit verbesserter Wirtschaftlichkeit und Qualität
3
Q
New Plastics Economy
Herausforderungen für Forschung und Entwicklung
A
30% der Kunststoffverpackungen müssen redesignt werden, um sie wiederverwendbar oder recyclingfähig zu machen.
Herausforderungen
- Kleinformatige Verpackungen recyclefähig machen
- Vermeidung von mehrschichtigen Materialien
- Vermeidung von ungewöhnlichen Materialien
- Recylen von beschmutzen Verpackungen (Nahrungsmittelreste)
4
Q
Das Verpackungsparadox
A
Eine leichte Überverpackung (ca. 10 %) hat einen deutlich geringeren Einfluss als eine Unterverpackung mit nur 1 % Produktverlusten.
5
Q
Lebenszyklusanalyse
A
Immer an der gesamten Prozesskette durchführen!
Mitbeachtet werden muss:
- Rohstoffe
- Transport
- Produktion
- Verpackung
- Verkauf
- Lagerung
- Recycling
6
Q
Was ist der dominierende Faktor für die Ökobilanz?
A
Die Nahrungsmittelproduktion!
7
Q
Wie viel der Nahrungsmittel gehen verloren?
A
30 %
8
Q
Leitinitiative der Europa 2020 Strategie
A
Ressourceneffizienz
- Vermeidung
- Recycling
- Energiegewinnung
Ressourceneffizienz startet mit der Vermeidung!
Höhere Recyclingraten bedeuten nicht notwendigerweise eine höhere Ressourceneffizienz
9
Q
Abfallhierarchie
A
10
Q
Methode zur Bewertung der Ressourceneffizienz
A
-
Energie
- Addition aller verwendeten Energiearten
-
Rohstoffe
- Kumulierter Rohstoffauwand
-
Abfall
- Abfall aus der gesamten Supply Chain
11
Q
Ressourceneffizienz
Beispiel: Standbodenbeutel (SUP)
A
12
Q
Neue europäische Ziele zur Recyclingquote von Kunststoffen
A
- Werkstoffliche Recyclingquoten für Kunststoffe von 60 % (bis 2030)
- Beschränkung der thermischen Verwertung auf nicht-recyclierbare Materialien
- Verbot von Deponierung
- Reduzierung der Lebensmittelabfälle um 50 % (bis 2030)
13
Q
Möglichkeiten zum Recycling von Kunststoffen
A
Werkstoffliche Verwertung
Rohstoffliche Verwertung
Energetische Verwertung
14
Q
Kreislauf der werkstofflichen Verwertung
A
- Produktion
- Anwendung
- Sammlung
- Sortierung
- Aufbereitung
- (Produktion)
15
Q
Compoundierung von Kunststoffblends aus Mehrschichtfolien
A
- Zerkleinerte Kunststoffabfälle
- Trocknung
- Doppelschneckenextruder
- Zuführen:
- Stabilisatoren
- Verträglichkeitsvermittler
- gasförmige Verunreinigungen entfernen
- Zuführen:
- Filter
- feste Verunreinigungen entfernen
- Granulator
- Regranulat
16
Q
Mikroplastik
Definition
A
- Partikel kleiner 5 mm
- Primäres Mirkoplastik Typ A:
- Microbeads in Kosmetika, Kunststoffpellets
- Primäres Mikroplastik Typ B:
- durch Abrieb oder Verwitterung entstanden
(Autoreifen, Schuhsolen, …)
- durch Abrieb oder Verwitterung entstanden
- Sekundäres Mikroplastik:
- in der Umwelt fragmentiertes Makroplastik
(Verpackungen…)
- in der Umwelt fragmentiertes Makroplastik
17
Q
Mikroplastik
Eintragsquellen
A
18
Q
Mehrschichtfolien
Funktionen der Schichten
A
-
Siegelschicht
- PE
- BOPP (biaxial orientiertes PP)
-
Barriereschicht
- Aluminium
- metallisierte Kunststoffe (met-PET, met-BOPP, …)
- Schutz-/Dekorschicht
- Haft-/Klebschicht
19
Q
Maßnahmen zur Erreichung des 60 % - Ziels in Europa
A
- Separierte Sammlung von allen Verpackungskunststoffen
- Investition in qualitiatives Recycling
- Qualitätsregeln fürs Sortieren
- Neue Sensorik fürs bessere Sortieren
- Malus auf nicht recyclefähige Materialien
- Bonus auf recyclefähige Materialien
- Materialen aus der Kreislaufwirtschaft nutzen
20
Q
Arbeitsschritte einer Sortieranlage
A
- Screening
- Verschmutzungen
- Eisen und Nicht-Eisen sortieren
- Folien sortieren
- Optisches sortieren
- manuell nach Form
- automatisch mit NIR
21
Q
Was passiert mit:
Verpackungen kleiner 60 mm
A
energetische Verwertung
22
Q
Was passiert mit:
Metall enthaltende Verpackungen
A
Metallrecycling
23
Q
Was passiert mit:
Folien kleiner A4
A
energetische Verwertung
24
Q
Was passiert mit:
Folien größer A4
A
PE-Recycling
25
Was passiert mit:
sortenreinen festen Verpackungen
werkstoffliches Recycling
26
Was muss zur Steigerung der Recyclingquote ermöglicht werden?
Zur Steigerung der Recyclingquote müssen auch die kleineren, flexiblen Verpackungen mechanisch getrennt und recycelt werden!
27
Prozessverlauf Sortieranlage
* Trommelsieb
* Größentrennung
* Windsichter
* PE-Folien vs. Kanister/Eimer
* Überbandmagnet
* Weißblech
* Wirbelstromabscheider
* Aluminium
* Optische Erkennung
* Getränkekartons
* NIR-Erkennung
* Kunststoffarten
28
Funktionsweise und Probleme der Trennung durch NIR
**Funktionsweise**
Nah-Infrarot-Sensoren unterscheiden unterschiedliche Kunststoffarten durch spezifische Emissionsintensitäten.
**Probleme**
* Laminate aus unterschiedlichen Polymeren
* Sleeves und Deckschichten
* NIR hat gewisse Eindringtiefe, sehr dünne Deckschichten daher problemlos
* schwarz eingefärbte Materialien
29
Endprodukt der Sortieranlage
Ballenware
30
Der Weg nach der Sortieranlage
* Ballenware zum Schredder
* Mahlgut trennen durch Flotation
* PE, PP, Schäume und Silikon schwimmen
* PET, PS, PVC und die meisten anderen Kunststoffe sinken
* mineralgefüllte Polyolefine können falsch sortiert werden
* Sortiertes Mahlgut zum Recyclingextruder
* Absackung des Regranulats
31
Problem bei nicht-sortenreinem Mahlgut
Die schlechte Mischbarkeit der meisten Kunststoffe untereinander!
32
Abhilfe für schlechte Mischbarkeit von Kunststoffen
Verträglichkeitsvermittler einsetzten!
33
Welche Verträglichkeitsvermittler gibt es?
1. Polymere Verträglichkeitsvermittler
* Co- oder Propfpolymere
* kovalente Bindungen über Phasengrenzen hinweg
2. Niedermolekulare Kopplungsagenzien
* PE-g-MA
* PE-g-GMA
3. Funktionelle Blendkomponenten
* Ausnuztung reaktiver Gruppen in Polymermolekülen
34
Voller Name:
PE-g-MA und PE-g-GMA
**PE-g-MA: M**aleinsäure**A**nhydrid-**g**raft-**P**olyethylen
* Blend-Verbundeigenschaften verbessern (LDPE und PET)
* reagiert bevorzugt mit PA6
**PE-g-GMA: G**lycidyl**M**eth**A**crylat-**g**raft-**P**olyethylen
* Kettenverlängerung (PET)
* reagiert bevorzugt mit PET
35
Eigenschaftsbeeinflussung durch Veträglichkeitsvermittler
E-Modul
sinkt
36
Eigenschaftsbeeinflussung durch Veträglichkeitsvermittler
Schlagzähigkeit
steigt
37
Eigenschaftsbeeinflussung durch Veträglichkeitsvermittler
Zugfestigkeit
sinkt leicht (geringe Konzentration)
steigt (höhere Konzentration)
38
Eigenschaftsbeeinflussung durch Veträglichkeitsvermittler
Bruchdehnung
steigt leicht (geringe Konzentration)
steigt extrem (höhere Konzentration)
39
Qualitätsprüfung des Regranulats
* Verarbeitungsverhalten
* Stippenlevel
* Farbe und Farbkonstanz
* Mechanische Kennwerte der Folie
40
Bewertung des Compoundierens von Mehrschichtfolien
**Verträglichkeitsvermittler ermöglichen direktes Compoundieren**
* Werkstoffliches Recycling ohne Trennung des Verbundes
* Vielfältige Verträglichkeitsvermittler kommerziell verfügbar
* Hohe Anteile der Additive problematisch
* Kostenintensiv
**Bedingung: Kenntnis der Zusammensetzung des Recyclingstroms**
* Homogene Produktionsabfälle / Betribsinternes Recycling
* Verunreinigungen führen zu Qualitätsschwankungen
* Eigenschaften der Blends lassen sich einstellen
* Bisher keine Standards für Blend-Regranulate
41
Die Wege zu recyclingfähigem Design
* Verzicht auf Kunststoffe, die werkstoffliches Recycling behindern
* chlorhaltige Polymere, geschäumtes PS, gefüllte Polyolefine, exotische Kunststoffe
* Verzicht auf Kunststoffkombinationen zwischen Polyolefinen und technischen Thermoplasten
* Dünne Barrierebeschichtung aus EVOH und/oder AlOx/SiOX
* Nutzung etablierter Recyclinginfrastrukturen
42
Empfehlungen der Sortier- und Recyclingunternehmen zum recyclinggerechten Verpackungsdesign
* Vermeidung von PVC und anderen **chlorhaltigen** Materialien
* Verwendung von recyclierbaren und weiterverarbeitbaren Materialien
* **LDPE, HDPE, PP, PET**
* Verwendung von **Mono**-Materialien
* Wenn dies nicht möglich ist:
* **Hauptmaterialkomponente** für **NIR sichtbar** machen
* Materialien sollten nach dem **Schreddern trennbar** sein
* Verpackungsgröße **\> 50 mm**
* Verpackungen sollten gut **entleerbar** sein
43
Design for Recycling:
Bewertungsmethoden
**Sortierung** nach **HTP Cyclos**:
* alle Verpackungen
* Recyclierbarer Anteil
* Trennbarkeit (NIR, Magnetisch...)
* Etablierter Verwertungspfad
* Recyclingquote in %
* Examination Protocol
**Schmelzequalität** nach **Recyclass**:
* Nur Kunststoffverpackungen
* Restentleerung, Reinigung
* Farbe/Metallisierung, Recyclateinsatz...
* Entablierter Verwertungspfad
* Skalierung von A bis F
44
Trennverfahren für Verbund- und Mehrschichfolien
**Selektives Lösen** des Zielkunststoffs
* **Verdampfen** des Lösungsmittel
* Ausfällen des Kunststoffs durch **Fällmittel**
* Ausfällen des Kunststoffs durch **schaltbare Lösungsmittel**
**Delamination**
* Trennung der Verbundsschichten durch Trennflüssigkeiten
45
Trennung durch selektives Lösen des Zielkunststoffs
Gewinnung des Kunststoffs durch
**Verdampfen des Lösungsmittel**
1. Lösen des Kunststoffs
2. Dekantieren
* separieren von Flüssigkeit und Feststoff
3. Verdampfen des Lösungsmittel
4. Extrusion
46
Trennung durch selektives Lösen des Zielkunststoffs
Gewinnung des Kunststoffs durch
**Ausfällen**
1. Lösen des Kunststoffs
2. Dekantieren
* separieren von Flüssigkeit und Feststoff
3. Fällen des Kunststoffs
* Verunreinigungen verbleiben in Lösung
4. Trocknen des Kunststoffs
5. Extrusion
47
Trennung durch selektives Lösen des Zielkunststoffs
Gewinnung des Kunststoffs durch
**Schaltbares Lösungsmittel**
1. Lösen des Kunststoffs
1. Gewinnen des Aluminiums
2. Aufällen des Kunststoffs
1. H2O und CO2 ändern Polarität des Lösungsmittels
2. Gewinnung des LDPE
3. Lösungsmittel zurückgewinnen
* Schonend für Aluminium und LDPE
* Ausbeute hoch
48
Trennung durch Delamination der Verbundsschichten
Trennung der Verbundsschichten durch
**Trennflüssigkeiten**
Mikroemulsion wirkt wie Tenside und dringt zwischen die Verbundlagen und "sprengt" diese.
1. Delaminieren der Verbundsschichten
1. durch Trennflüssigkeit
2. Dekantieren der getrennten Schichten
3. Sortieren der Materialien
4. Extrusion
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Offene Fragen beim Recycling durch selektives Lösen
* Recycling von Post-**Consumer** Abfällen!!!
* Erlangung der Food-Zulassung
* Entfernen von Druckfarben
* Transparente Regranulate aus bedrucktem Input
* Trennung weiterer Verbundtypen
50
Bewertung der Trennverfahren für Verbund- und Mehrschichtverpackungen
**Lösungsverfahren: Separierung eines Zielkunststoffs aus gemischten Abfällen**
* Moderate Prozesstemperaturen
* Entfernung von Additiven/Verunreinigungen möglich
* Anzahl notwendiger Trennstufen steigt mit Anzahl der Zielkunststoffe
**Delaminationsverfahren: Trennung von Multi-Material-Verbunden**
* Geringe Prozesstemperaturen, wenige Verfahrensschritte
* Hohe Ausbeute und geringe Materialschädigung
* Hohe Reinheit des Recyclingstroms erforderlich
* Auswahl der Emulsion hängt vom Recyclingstrom ab (keine universelle Emulsion)
**Daraus folgt:**
* Qualität und Verfügbarkeit der Recyclingströme sind ausschlaggebend
* Rentabilität aktuell geplanter Pilotanlagen muss sich im Betrieb zeigen
* Weiterentwicklung für weitere Verbunde und Optimierung der Effizienz
51
Thermische Verfahren zum Recycling von Kunststoffen
* Pyrolyse
* Hydrierung
* Vergasung
52
