BASF: Recycling technischer Kunststoffe erfordert abgestimmten Mix verschiedener Verfahren

Für das Recycling technischer Kunststoffe ist nach Einschätzung von BASF kein einzelnes Verfahren ausreichend. Welche Technologie geeignet ist, hängt vor allem von der Zusammensetzung des Materials, dem Verschmutzungsgrad und der Verfügbarkeit sortenreiner Abfallströme ab. Neben leistungsfähigen Sortierprozessen seien daher unterschiedliche mechanische, lösemittelbasierte, chemische und thermochemische Verfahren erforderlich. Zu diesem Ergebnis kommen BASF-Forschende in einem Fachbeitrag in der Zeitschrift „Accounts of Materials Research“.

Während sich Kunststoffe aus Massenanwendungen, etwa Polyolefine aus Verpackungen, häufig mit etablierten Verfahren wiederverwerten lassen, stellen technische Kunststoffe höhere Anforderungen. Sie bestehen oft aus komplexen Polymermischungen und enthalten Additive, Farbstoffe oder weitere Bestandteile. Solche Werkstoffe werden unter anderem im Automobilbau eingesetzt, weil sie spezifische mechanische, thermische oder chemische Eigenschaften erfüllen müssen.

Nach Auffassung der Autoren sind zwei Voraussetzungen entscheidend, um diese Materialien im Kreislauf zu halten: eine leistungsfähige Sortierung im industriellen Maßstab und ein breites Spektrum aufeinander abgestimmter Recyclingtechnologien. Ziel ist es, aus unterschiedlichen Abfallströmen wieder Werkstoffe oder chemische Rohstoffe mit möglichst hoher Qualität zu gewinnen.

Mechanisches Recycling für saubere und sortenreine Abfälle
Das mechanische Recycling ist das am weitesten verbreitete Verfahren. Die Kunststoffabfälle werden sortiert, zerkleinert, aufgeschmolzen und erneut verarbeitet. Im Vergleich zu anderen Recyclingwegen ist das Verfahren in der Regel energieeffizient. Es setzt jedoch möglichst saubere, homogene und sortenreine Abfallströme voraus.

Besonders geeignet ist das mechanische Recycling für Verpackungsabfälle, bei denen große Mengen vergleichbarer Kunststoffe mit wenigen Zusatzstoffen anfallen. Einschränkungen ergeben sich unter anderem aus Qualitäts- und Hygieneanforderungen, die den erneuten Einsatz recycelter Materialien in bestimmten Verpackungen begrenzen können.

Bei technischen Kunststoffen stößt das Verfahren häufiger an Grenzen. Entsprechende Abfallströme stehen oft nur in kleinen Mengen zur Verfügung oder enthalten verschiedene Polymere, Verstärkungsstoffe und Additive. Durch mehrfaches Aufschmelzen können sich zudem die Materialeigenschaften verändern.

Lösemittelbasierte Verfahren trennen einzelne Polymere
Für komplexer zusammengesetzte Abfälle kann lösemittelbasiertes Recycling eingesetzt werden. Dabei wird eine bestimmte Kunststoffart selektiv in einem Lösungsmittel aufgelöst. Anschließend wird das Polymer von anderen Bestandteilen getrennt, gereinigt und zurückgewonnen.

Auf diese Weise lassen sich beispielsweise Polyamide aus Fahrzeugabfällen isolieren und erneut für die Herstellung technischer Bauteile verwenden. Das Verfahren kann insbesondere dann sinnvoll sein, wenn eine mechanische Trennung der Bestandteile nicht ausreicht.

Depolymerisation zerlegt Kunststoffe in chemische Bausteine
Bei der Depolymerisation werden Polymere chemisch in ihre Ausgangsbausteine oder geeignete Zwischenprodukte zerlegt. Diese können anschließend gereinigt und erneut zu Kunststoffen aufgebaut werden. Das Verfahren ermöglicht grundsätzlich die Herstellung von Rezyklaten, deren Eigenschaften mit denen konventionell produzierter Materialien vergleichbar sind.

Als Anwendungsbeispiel nennt BASF das Verfahren „loopamid“ für das Textil-zu-Textil-Recycling von Polyamid 6. Dabei werden polyamidhaltige Textilabfälle chemisch aufbereitet und anschließend wieder zu Polyamidfasern verarbeitet. Anfang 2025 nahm das Unternehmen am Standort Caojing in Schanghai eine kommerzielle Produktionsanlage für das Verfahren in Betrieb.

Pyrolyse und Gasifizierung für stark gemischte Abfälle
Stark vermischte oder verunreinigte Kunststoffabfälle, die sich weder mechanisch noch selektiv aufbereiten lassen, können mit thermochemischen Verfahren behandelt werden. Dazu zählen insbesondere Pyrolyse und Gasifizierung. Beide Technologien benötigen vergleichsweise viel Energie.

Bei der Pyrolyse werden langkettige Kunststoffmoleküle unter hohen Temperaturen und weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff in kürzere Kohlenwasserstoffverbindungen zerlegt. Das entstehende Pyrolyseöl kann als Rohstoff in chemischen Produktionsprozessen eingesetzt werden.

Bei der Gasifizierung werden die Abfälle in ein Synthesegas umgewandelt. Dieses besteht vor allem aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff und kann als Ausgangsstoff für die Herstellung neuer chemischer Produkte dienen. Die Verfahren kommen insbesondere für Abfälle infrage, die andernfalls überwiegend verbrannt würden.

Industrielle Umsetzung scheitert teilweise an Abfallströmen und Wirtschaftlichkeit
Nach Angaben der Autoren zeigen Pilotprojekte, dass verschiedene Recyclingverfahren für Polyurethane und Polyamide technisch umsetzbar sind. Teilweise könnten aus Kunststoffabfällen Rohstoffe mit einer Qualität gewonnen werden, die für die Herstellung neuer technischer Kunststoffe geeignet ist.

Viele dieser Verfahren werden bislang jedoch nicht in großem industriellem Maßstab eingesetzt. Als Gründe nennt BASF unter anderem fehlende oder unzureichend organisierte Abfallströme, hohe Investitionskosten und unsichere wirtschaftliche Rahmenbedingungen. Für einen kontinuierlichen Anlagenbetrieb müssten geeignete Kunststoffabfälle in ausreichender Menge und gleichbleibender Zusammensetzung verfügbar sein.

Darüber hinaus fordert das Unternehmen verlässliche regulatorische Vorgaben. Diese müssten unter anderem festlegen, wie unterschiedliche Recyclingverfahren bewertet, welche Recyclingquoten angerechnet und unter welchen Bedingungen chemisch erzeugte Rezyklate eingesetzt werden dürfen. Aus Sicht der Autoren sind stabile Vorgaben erforderlich, um langfristige Investitionen in Sortier-, Aufbereitungs- und Recyclinganlagen zu ermöglichen.

Recycling kann dazu beitragen, Kunststoffe länger im Wirtschaftskreislauf zu halten und den Bedarf an fossilen Rohstoffen zu reduzieren. Aufgrund der unterschiedlichen Materialeigenschaften und Abfallzusammensetzungen ist dafür jedoch eine Kombination mehrerer Verfahren notwendig. Neben der technischen Weiterentwicklung bleiben insbesondere die Verfügbarkeit geeigneter Abfallströme, der Energiebedarf und die wirtschaftlichen sowie regulatorischen Bedingungen entscheidend für die industrielle Umsetzung.

Weitere Informationen:
plastics-rubber.basf.com/global/de/plastics-hub/recycle_keeping_plastics_in_the_loop

BASF SE, Ludwigshafen

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