Polystyrol-Kreislauf: Aus dem Gelben Sack zu Virgin-Kunststoff - Chemisches Recycling als Beitrag zu Circular Economy

IKV-Compoundierlabor - (Bild: IKV / Fröls).

Im Rahmen des BMBF-Forschungsvorhaben „ResolVe“ entwickelte das Institut für Kunststoffverarbeitung (IKV) an der RWTH Aachen gemeinsam mit verschiedenen Projektpartnern ein Verfahren zum rohstofflichen Recycling von Polystyrol (PS). Ausgangsware waren PS-Verpackungsabfälle aus dem Gelben Sack, Endprodukt ein aus den gewonnenen Monomeren hergestelltes Polymer. So lässt sich der Kreislauf schließen und ein wichtiger Beitrag zur Forderung nach einem nachhaltigen Umgang mit Kunststoffprodukten realisieren.

In der Kunststoff verarbeitenden Industrie ist der Übergang von einer Linear- zur Kreislaufwirtschaft angesichts von Klimawandel, Umweltverschmutzung, Bevölkerungswachstum und Ressourcenabhängigkeit sowohl ökologisch als auch ökonomisch erforderlich. Laut PlasticsEurope stieg im Zeitraum von 2006 bis 2016 die Menge an gesammelten Kunststoffverpackungsabfällen um zwölf Prozent von 14,9 Mio. t auf 16,7 Mio. t (EU28+NO/CH). Ungebrochen ist die stetige Zunahme der weltweiten Kunststoffproduktion. Ausgereifte Recyclingkonzepte sowie angepasste Geschäftsmodelle sind also gefragt.

Eine Möglichkeit für einen Kunststoffkreislauf, die bisher nur wenig Anwendung findet, ist die chemische Verwertung von Kunststoffabfällen. Durch einen thermisch initiierten Vorgang lassen sich Makromoleküle in ihre Einzelteile bis hin zu Monomeren aufspalten. Die thermische Aufspaltung führt jedoch nicht bei allen Polymertypen zu direkten Ausgangsstoffen für eine erneute Polymerisation. So ergibt die thermische Zersetzung von Polyolefinen Produkte wie Wachse, Leichtöle und Gase. Polymethylmethacrylat (PMMA) oder PS sind Beispiele für Polymertypen, die sich bei höheren Temperaturen wieder in ihre Monomereinheiten aufspalten lassen. Die Monomere können anschließend wieder zur Kunststoffsynthese eingesetzt werden, ohne dass störende Verunreinigungen oder reduzierte Kettenlängen die Produktqualität beeinträchtigen.

Genau damit beschäftigt sich das BMBF-Forschungsvorhaben „ResolVe“: mit dem chemischen Recycling von Polystyrol in mehreren Prozessschritten. Zunächst wird aus dem gelben Sack ein sortenreines PS-Konzentrat für den eigentlichen Verwertungsprozess hergestellt. Dies schließt neben der Reinigung und Sortierung einen Zerkleinerungsprozess ein, damit die Förderung des Materials in den Doppelschneckenextruder möglich ist. Hier erfolgt im zweiten Schritt die thermische Aufspaltung der zerkleinerten Polystyrol-Abfälle in Monomere und Oligomere sowie flüchtige Spaltprodukte. Während in den aktuellen Untersuchungen bei Einsatz von Neuware-PS Kondensatausbeuten von rund 65 Prozent erzielt werden, sind es bei der PS-Fraktion aus dem Gelben Sack nur rund 40 Prozent. Gründe dafür sind Füllstoffe, Fremdpolymere und Schmutzanhaftungen, die das Polymer verunreinigen. Nach fraktionierender Destillation der Styrolmonomere aus dem Kondensat wurden diese direkt zur Herstellung von neuem PS wiedereingesetzt.

30. Internationales Kolloquium Kunststofftechnik, 9.-10. September 2020, Aachen

Weitere Informationen: www.ikv-aachen.de/veranstaltungen/kolloquium, www.ikv-aachen.de

Institut für Kunststoffverarbeitung, Aachen

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