Lebensmittelechtes Bottle-to-Bottle Recyclingverfahren im erfolgreichen Praxistest

Dr. Thomas Friedlaender, KRONES AG

Schon rund 15 Prozent aller PET-Behälter werden in Europa wieder ihrem Ursprungszweck zugeführt, mit stetig steigender Tendenz

PET hat sich bereits in vielen Bereichen der Getränkeindustrie als die zukunftsfähigste Verpackung durchgesetzt und dieser Trend wird durch die umweltfreundliche Möglichkeit eines Bottle-to-Bottle Recyclings noch weiter beschleunigt. Aktuelle Marktdaten beziffern den Anteil an PET-Behältern, die in Europa wieder ihrem Ursprungszweck zugeführt werden, mit 15 Prozent - bei stetig steigender Tendenz. Mit der kostengünstigen Herstellung von PET-Getränkebehältern aus PET-Recyclat werden Rohstoffkosten eingespart, Abfallmengen auf der Deponie reduziert und ein Beitrag zur Deckung des PET-Flaschen Bedarfs geleistet.

Krones bietet daher jetzt komplette PET-Recyclinganlagen aus eigener Entwicklung an. Bei diesem Bottle-to-Bottle Recyclingverfahren geht es um die Rückführung der gebrauchten PET-Flasche in ihre ursprüngliche Anwendung. Dafür sind zertifizierte Recyclate notwendig, die im Direktkontakt zum Lebensmittel stehen dürfen.

Im Vergleich zu Pellets führen Flakes wegen der kurzen Prozesszeiten und des geringen Energiebedarfs zu besonders niedrigen Betriebskosten.

Verantwortung für ressourcenschonende Technologien

Als einer der führenden Hersteller für Technologie und Engineering in der Getränkebranche sieht sich Krones in der Verantwortung, solche ressourcenschonende Technologien anzubieten und den Anwendern die Möglichkeit zu geben, ökologische und ökonomische Technologien für zukunftsfähige Verpackungen zu nutzen. Nachdem Krones bereits erste Erfahrungen mit PET-Recycling-Anlagen in der Schweiz und in Deutschland sammeln konnte, war es das Ziel, eine eigene, kompakte Bottle-to-Bottle Recyclinganlage für Abfüller und Converter zu entwickeln. Die erfolgreiche Zusammenarbeit der Krones Forschungs- und Entwicklungsabteilung mit Hochschulen und umfassendes Know-how aus eigenem Hause waren Wegbereiter für diesen Meilenstein im Krones Produktportfolio. Insbesondere die Produktsparten Kunststofftechnik, Reinigungstechnik und Inspektionstechnik konnten ihre Technologien und Erfahrungen einbringen. Der größte Teil der prozessbestimmenden Aggregate wird im eigenen Hause gefertigt.

Die Entfernung migrierter Inhaltsstoffe geschieht im "Supercleaning" B2B-Modul

Niedrige Betriebskosten durch Flakes

Das kompakte Anlagenkonzept ist modular aufgebaut und ausgelegt für Leistungen von 500 kg/h oder 1000 kg/h. Der gesamte Prozess ist unterteilt in ein Waschmodul und ein B2B (Bottle-to-Bottle)-Modul. Beide Module können zusammen oder auch einzeln angeboten werden. Das Waschmodul allein ist auch für eine Leistung von 2500 kg/h verfügbar.

Im Vergleich zu den Pellets erzeugenden Recyclingverfahren setzt Krones auf Flakes, die wegen der kurzen Prozesszeiten und des geringen Energiebedarfs zu besonders niedrigen Betriebskosten führen.

Die einzelnen Prozessschritte umfassen die Materialvorbereitung, das Einweichen/Waschen/Spülen, die Trennung in PET und Polyolefine (PO), eine nachfolgende mechanische/thermische Trocknung sowie die Dick-Dünn-Trennung und letztlich die Entfernung migrierter Inhaltsstoffe im "Supercleaning". Mit Krones Inspektionstechnologie kann der gesamte Prozess inline kontrolliert werden.

Der im Waschmodul erreichte Reinheitsgrad bestimmt maßgeblich die Qualität des angestrebten Recyclats.

Qualitätsbestimmender Waschprozess

Der im Waschmodul erreichte Reinheitsgrad bestimmt maßgeblich die Qualität des angestrebten Recyclats. Damit wird das Waschen zum qualitätsbestimmenden Abschnitt des Recyclingprozesses, denn Versäumnisse im Waschprozess können im B2B-Prozess meist nicht kompensiert werden. Die drei Bereiche des Waschprozesses sind das Einweichen, das Ablösen der äußeren Verunreinigungen von den Flakes durch Mechanik, Chemie, Temperatur und Zeit sowie das Klarspülen und Abtrennen der Verunreinigungen von dem gewaschenen Gut.

Im Vorreinigungsmodul werden die Flakes gleichmäßig und schonend vorgeweicht und zur Hauptreinigung gefördert. Der Hauptreinigungsprozess erfolgt durch Friktion der Flakes untereinander und durch Weichen in laugehaltigem Heißwasser. Um von den gewaschenen Flakes Reste von Natronlauge, Wirkstoffen und Leimen zu entfernen, werden die Flakes mit heißem Wasser gespült. Das dem Prozess zugespeiste Wasser wird mit einer hohen Verwendungseffizienz mehrfach genutzt.

Während des gesamten Waschprozesses ist es sehr wichtig, Verschmutzungen und Leime aus den Waschflüssigkeiten zu entfernen. Krones hat dafür bewährte Filtrationstechnik aus dem Bereich der Mehrweg-Flaschenreinigung erfolgreich in die Waschprozesse der Recyclinganlage integriert.

Der Reinheitsgrad der Flakes wird bestimmt durch das optimale Zusammenspiel der Parameter Temperatur, Chemie, Mechanik und Zeit. Die über 50-jährige Erfahrung im Hause Krones im Bereich der Flaschenreinigung war ausschlaggebend für die Umsetzung dieser außergewöhnlich guten Waschtechnologie.

Die leichteren Teilchen aus der Verschlussfraktion schwimmen auf der Wasseroberfläche und werden von dort kontinuierlich ausgetragen.

Entfernung migrierter Inhaltsstoffe durch Supercleaning

Zwei wesentliche Einflussgrößen auf den Superclean-Prozess sind die Temperatur und die Verweildauer. Insbesondere hohe Temperaturen beschleunigen das Reaktionsverhalten von PET, allerdings auch im Bereich der unerwünschten Abbau- und Oxidationsreaktionen. Der Krones Prozess arbeitet ohne das Aufschmelzen des Materials bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen. Der Wegfall des Aufschmelzens und die niedrigen Prozesstemperaturen führen zu einer deutlichen Einsparung von Energiekosten und gleichzeitig zu einer hohen Bediensicherheit. Ein Materialverlust durch gezielte chemische Umwandlung des PET-Materials entsteht in diesem Prozess nicht.

Im thermischen Prozess werden die gewaschenen Flakes von migrierten Inhaltsstoffen gereinigt und können somit wieder für Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden. In gewissen Grenzen lässt sich der IV(Intrinsic-Viscosity)-Wert verändern, um dem anschließenden Verwendungszweck gerecht zu werden.

Einfache Anlagensteuerung über die Bediensäule.

Das Krones B2B-Modul wurde als separate Einheit unter "worst case" Bedingungen, d.h. ohne den vorgeschalteten Waschprozess und ohne die Dick-Dünn-Trennung, einem sogenannten Challenge Test unterzogen. Der Test wurde vom Fraunhofer Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung begleitet und geprüft sowie auch von der amerikanischen Food and Drug Administration (FDA). Das mit dem Krones Prozess hergestellte Recyclat ist für den Wiedereinsatz im direkten Lebensmittelkontakt geeignet und entspricht den Vorschriften der FDA. Ebenso entspricht das Material den deutschen BfR-Richtlinien (Bundesinstitut für Risikobewertung) für den Einsatz des Materials in Lebensmittelverpackungen.

Inlinekontrolle mit Inspektionstechnologie

Krones entwickelt parallel ein wegweisendes Konzept zur Qualitätsüberwachung der Flakes. Das gesamte Recyclat soll mit einem Sensor auf Füllgutreste bzw. Kontaminationen kontrolliert werden. Dabei wird dann beispielsweise am Ende des B2B-Moduls das komplette Material überprüft. Bei anderen Verfahren sind dagegen nur Stichproben üblich. Die Krones Methode ermöglicht einerseits eine einwandfreie Lebensmittelqualität und andererseits eine lückenlose Rückverfolgung der Produktentstehung.

Das kompakte Anlagenkonzept ist ausgelegt für Leistungen von 500 kg/h oder1000 kg/h.

Praxisergebnisse erfüllen die Erwartungen

Im Vorfeld eines Kundenprojektes wurden die dafür notwendigen Tests so realitätsnah wie möglich durchgeführt. Material des Anwenders wurde in der werkseigenen Krones Recyclinganlage gewaschen und von migrierten Inhaltsstoffen gereinigt. Die Flakes wurden anschließend vom Fraunhofer Institut geprüft und für lebensmitteltauglich erklärt. Das im "Headspace Gaschromatographen" untersuchte Material zeigte im wesentlichen nur PET-typische Substanzen, welche auch in PET-Neuware zu finden sind.

Aus dem Recyclat wurden im Verhältnis 50/50 und 40/60 (Recyclat/Neuware) Preforms hergestellt. Daraus wurden auf einer Betreiberlinie jeweils Flaschen geblasen und gefüllt. Bereits im Vorfeld des Kundenversuchs durchgeführte Analysen wurden auf dieser Linie bestätigt. Die aus diesen Preforms hergestellten Flaschen haben insbesondere auch im Hinblick auf die optischen Eigenschaften die Erwartungen übertroffen.

Alles aus einer Hand

Krones verfügt inzwischen über eine eigene Technologie des Bottle-to-Bottle Recyclings und hat dafür eine Engineering-Abteilung im Hause aufgebaut, um die Anwender mit dem Know How in Technologie, Anlagensteuerung, Anlagenplanung und Montage dieser zukunftsweisenden Technologie zu unterstützen. Das eigene Recycling-Technikum ermöglicht es, im Vorfeld der Anlagenauslegung kundenspezifische Tests durchzuführen. Wie schon bei der Krones-Abfülltechnologie wird auch hier höchste Qualität bei geringen Betriebskosten durch das Prinzip "Alles aus einer Hand" erzielt.

KRONES AG

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