biobasierte kunststoffprodukte in der verwertung · 2014. 6. 17. · nawaro und fossil monomer-,...
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Dr.-Ing. G. HädrichKNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbHInstitut an der Bauhaus-Universität Weimar
Dialog: „Fragen und Perspektiven zur Verwertung von Abfällenaus biobasierten Polymeren“Mittwoch, 21. Mai 2014Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung (IAP), Potsdam-Golm
Biobasierte Kunststoffprodukte in der Verwertung
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Kunststoffabfälle gehören generell nicht in die Umwelt
… ob biologisch abbaubar oder nicht;Ausnahme bilden ggf. Anwendungen ohne Entsorgungserfordernis (z.B. Agrarfolien)
• Erfassung, Verwertung und Beseitigung über entsprechende Strukturenmöglichst in bestehende Strukturen einbeziehen keine Störfaktoren darstellen ggf. neue Möglichkeiten schaffen
• vor Markteintritt, Fragen zum Produktlebensende ausreichend klären Entsorgungswege, Recycling, Verwertung und Beseitigung erörtern Schwierigkeiten erkennen und ggf. begegnen
Vorhaben im Auftrag der Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V.
Etablierung einer Beratungsstelle zum optimierten Recycling/Verwertenbiobasierter Polymere im Rahmen des Biopolymernetzwerkes der FNR
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Vorhaben - Intention und Methodik
• Aufarbeitung und Bereitstellung von Informationenzur Verwertung und Beseitigung von Produkten aus biobasierten Polymeren transparente Darstellung offenen Fragen nachgehen
• Datenrecherche auf Basis von Arbeitsgesprächen, Interviews, Fachgespräch etc.
• Zielgruppe: Hersteller, Vertrieb, Verbraucher, Entsorger und Verwerter
• Verknüpfung mit anderen bestehenden Netzwerken
• Integration in das Biopolymernetzwerk bei der FNR
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Verwendung genauer und aussagekräftiger Termini (I)
Biopolymer / Biokunststoff (DIN CEN/TR 15932)
• .
• keine Unterscheidung zur Funktionalität „bioabbaubar“
zwei unterschiedliche Aspekte und nicht gleichwertig (DIN CEN/TR 15932)
• biologische Abbaubarkeit (DIN CEN/TR 16208) Eigenschaft eines Stoffes, durch Mikroorganismen zersetzt zu werden, keineZeitangabe
• Kompostierbarkeit (DIN CEN/TR 16208) Fähigkeit eines Stoffes, innerhalb eines Zeitraums zu desintegrieren und ohneEinschränkungen vollständig biologisch abzubauen DIN 13432 und DIN 14995; Zertifizierungen vorhanden
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Verwendung genauer und aussagekräftiger Termini (II)
Biopolymer / Biokunststoff (DIN CEN/TR 15932)
• .
• keine Unterscheidung zur Funktionalität „bioabbaubar“
biobasierte Polymere (DIN CEN/TR 15932)
• technische Polymere, teilweise oder vollständig aus Biomasse bestehend (fossile /geologische Quellen ausgenommen) Drop-Ins (z.B. Bio-PET, Bio-PE) chemisch neuartige Polymere (z.B. PLA/-blends, Stärkeblends)
• Begriff lässt keine Rückschlüsse auf Funktionalität zu
• Zertifizierungen zur Anteilsangabe der Biomasse vorhanden
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Einsatz- und Anwendungsbereiche u.a.
• Verpackungsbereich (Folien, Beutel, Flaschen (z.B. Bio-PET), Becher (z.B. PLA) etc.)
• tägliche Gebrauchsgüter (u.a. Computergehäuse, Stifte, Möbel)
• Cateringartikel und Einweggeschirr
• kompostierbare Bioabfall-Sammelbeutel (PLA-, Stärkeblends), Landwirtschaftsfolien
Entsorgung, Recycling und Verwertung
• aufgrund Anwendungsvielfalt in allen Entsorgungspfaden auffindbar
• ca. 60 % aller Kunststoffabfälle entstehen im Verpackungsbereich
• Bereiche:
Produkte aus biobasierten Polymeren/Kunststoffen
Verwertung vonpost-industriellen Abfällen
Verwertung vonpost-consumer Abfällen
sorten-/typenreine Verwertungvon biobasierten Polymeren
biobasierte Polymereim etablierten Verwertungsstrom
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Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Restabfall
Beseitigung
Herstellung / Vertrieb
RohstofferzeugungNaWaRo und fossil
Monomer-, Polymer-u. Additivherstellung
Compoundierung
Handel / Vertrieb
Herstellungvon Erzeugnissen
allgemeinesWirtschaftssystem
Nutzung /Verbraucher
Abfallbewirtschaftung
Restmüll
EntsorgungErfassung und Sammlung u.a.
thermische /mechanisch-biologischeBehandlung
Produkte aus der Abfallbewirtschaftung
Energieenergetische Verwertung und Beseitigung
energetische Verwertung / Beseitigung: keine negativen Auswirkungen für biobasiertePolymere bekannt/benannt Heizwerte je nach Kunststoff (Drop-Ins /chemisch neuartige) zwischen Papier undkonventionellen Kunststoffen
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Bioabfall
Beseitigung
Herstellung / Vertrieb
RohstofferzeugungNaWaRo und fossil
Monomer-, Polymer-u. Additivherstellung
Compoundierung
Handel / Vertrieb
Herstellungvon Erzeugnissen
allgemeinesWirtschaftssystem
Nutzung /Verbraucher
Abfallbewirtschaftung
Biotonnez.B. Sammel-
beutel für Bioabfall
BiologischeBehandlungKompostierungund Vergärung*
*bislang keineZertifizierungvorhanden
EntsorgungErfassung und Sammlung u.a.
Produkte aus der Abfallbewirtschaftung
CO2, H2O, Energie?rohstoffliches Recycling, energetische Verwertung und Beseitigung
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Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Bioabfall
Aerobe und anaerobe Behandlung
• BioAbfV und DüMV (nationale Verordnungen)
• Verpackungsabfall (AVV 15 01, def. in VerpackV) aus zertifiziertenkompostierbaren Biopolymeren nicht mehr Bestandteil der BioAbfV: keine Düngewirkung, unnötiger Energieaufwand, Heizwert nutzen erhöhte Fehlwürfe auf Abfallerzeugerseite
• Option für Nischenprodukte, z.B. kompostierbare Bioabfall-Sammelbeutel(saubere Erfassung von Küchenabfällen / Vorteile beim Handling der Biotonne)
• Abfallsatzungen (Kommunalrecht)
• Einsatz der Produkte von Satzung und Technik abhängig
• Umstellung der Verfahren von aerob auf anaerob: Bioabfall im Bioabfall-Sammelbeutel zum Teil anaerob nicht zugänglich Biogaserträge bioabbaubarer Biopolymere abhängig vom Biopolymerz.B. PLA ↓ (ca. 10 l/kg oDM) und Stärke ↑ (200 l/kg oDM)
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Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen
Beseitigung
Herstellung / Vertrieb
RohstofferzeugungNaWaRo und fossil
Monomer-, Polymer-u. Additivherstellung
Compoundierung
Handel / Vertrieb
Herstellungvon Erzeugnissen
allgemeinesWirtschaftssystem
Nutzung /Verbraucher
Abfallbewirtschaftung
Pfandsysteme Duale Systeme
EntsorgungErfassung und Sammlung u.a.
Aufbereitungtrocken-nassz.B. PET, PP/PE
Sortierungtrocken
z.B. PE/PP,PET, Folien,MKS u. EBS
Aufbereitungtrocken
z.B. MKS, PO
Rücknahmesysteme fürVerpackungen
Produkte aus der Abfallbewirtschaftung
Monomere, Reduktionsmittel, Gase, Öle u.Brennstoff (Energiesubstitut), Energie
rohstoffliches Recycling, energetische Verwertung und Beseitigung
Rezyklatewertstoffliches
Recycling
Aspekte:
• Einfluss auf denSortier- undAufbereitungsprozess
• Kompatibilitäten
• Differenzierte Betrach-tung von Drop-Ins undchem. neuartigen biob.Polymeren
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen(inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)*
LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack)z.B. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc.
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung
Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trockenProzessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle
PET PS PE / PP Folien MKS Rest- u. StörstoffeEBS**
Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen – Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
• Aussortierung biobasierter Polymere als zusätzliche Fraktion technisch grundsätzlichrealisierbar, aber mit Anlagenanpassung verbunden
• Fehlwürfe bei Sortierung dadurch „Fremdstoffe“ in etablierten Fraktionen nicht auszuschließen
• Sortierversuche mit PLA-haltigem Material in einer Sortieranlage
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen – Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung
PVC average
PLA differentsamples
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen(inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)*
LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack)z.B. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc.
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung; ***MVA ggf. als energetische Verwertung eingest.
Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trockenProzessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle
thermischeBehandlung
(MVA)
Brennstoff(energetische
Verwertung z.B.Zement- u.
Heizkraftwerk)
Energie(Beseitigung,
ggf. energetischeVerwertung***)
PET PS PE / PP Folien MKS Rest- u. StörstoffeEBS**
Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Verwertung/Beseitigung
energetische Verwertung / Beseitigung:
• keine negativen Auswirkungen für biobasierte Polymerebekannt/benannt
• Heizwerte je nach Kunststoff (Drop-Ins / chemischneuartige) zwischen Papier und konventionellenKunststoffen
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen(inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)*
LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack)z.B. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc.
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung
Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trockenProzessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle
Letztempfängeranlagen,Aufbereitung trocken
Prozessschritte (je Werkstofffraktion):u.a. Metallabscheidung, Zerkleinerung,
Siebung, Windsichtung, Sortierung,ggf. Agglomerieren
z.B. MKS
z.B. PO
Rezyklate,z.B. PET, PO, PS
(werkstoffliches Recycling)
Reduktionsmittel,Gase u. Öle
(rohstoffliches Recyclingz.B. Stahlwerk)
Brennstoff(energetische
Verwertung z.B.Zement- u.
Heizkraftwerk)
PET PS PE / PP Folien MKS Rest- u. StörstoffeEBS**
Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (trocken)
rohstoffliches Recycling
• keine negativen Auswirkungen fürbiobasierte Polymere bekannt/benannt
• nur 1 % aller Kunststoffe
werkstoffliches Recycling
• Kompatibilitäten und Beständigkeit
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen(inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)*
LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack)z.B. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc.
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung
Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trockenProzessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle
Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nassProzessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung,
sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche,Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren
z.B. PE / PP
Sinkfraktion Schwimmfraktion(ρ < 1)
PE / PPu.a. Rest- u.Störstoffe
Rezyklate,z.B. PET, PO, PS
(werkstoffliches Recycling)
PET PS PE / PP Folien MKS Rest- u. StörstoffeEBS**
Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (nass-trocken)
werkstoffliches Recycling
• PE/PP-Recycling - Schlüsselstellen:Dichte und Temperatur
• Kompatibilitäten und Beständigkeit
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Produktfächer: entsprechende angereicherte Wertstofffraktionen(inkl. Verunreinigungen durch Sortierleistung, Material-Compounds / -mischungen, Rest- und Störstoffe)*
LVP über duale Systeme (gelbe(r) Tonne/Sack)z.B. Becher, Schalen, Flaschen, Folien etc.
*Spezifikationen an die jeweilige Wertstofffraktion vorh.; **Einstufung als Letztempfängeranlage für EBS-Herstellung
Sortier-/Vorbehandlungsanlagen (Entsorgungsfachbetrieb), Sortierung trockenProzessschritte u.a. Zerkleinerung, Siebung, Metallabscheidung, sensorgestützte Sortierung (NIR), Windsichtung, manuelle Kontrolle
Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nassProzessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung,
sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche,Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren
Sinkfraktion(ρ > 1)
Schwimm-fraktion
z.B. PET
PET u.a. Rest- u.Störstoffe
Rezyklate,z.B. PET, PO, PS
(werkstoffliches Recycling)
PET PS PE / PP Folien MKS Rest- u. StörstoffeEBS**
Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Duale Systeme > Sortierung > Aufbereitung (nass-trocken)
werkstoffliches Recycling
• PET-Recycling - Schlüsselstellen:Temperatur und Dichte
• Anwendung des Rezyklats:Kompatibilität von PET und PLA kritisch
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
PfandsystemePET-Flaschen
Letztempfängeranlagen, Aufbereitung trocken-nassProzessschritte (je Werkstofffraktion): u.a. Metallabscheidung,
sensorgestützte Sortierung (NIR), Zerkleinerung, Wäsche,Sink-Schwimm-Trennung (Dichtetrennung), Trocknung, ggf. Extrudieren
Sinkfraktion(ρ > 1)
Schwimm-fraktion
z.B. PET
PET u.a. Rest- u.Störstoffe
Rezyklate,z.B. PET, PO, PS
(werkstoffliches Recycling)
Rücknahmesysteme für Verpackungsabfall
Bewirtschaftung von Kunststoffabfällen - Verpackungen> Pfandsystem > Aufbereitung (nass-trocken)
werkstoffliches Recycling
• PET-Recycling - Schlüsselstellen:Temperatur und Dichte
• Anwendung des Rezyklats:Kompatibilität von PET und PLA kritisch
• Diskussionen bereits 2004 mit geplanterEinführung von PLA-Flasche Kontamination des etabliertenPET-Recyclings
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Fazit
• Differenzierte Betrachtung und Begrifflichkeiten nutzen:aufgrund Vielzahl von Kunststoffarten, Entsorgungswegen undVerwertungsoptionen
• Drop-In-Lösungen: integriert in etablierte Recyclingwege, z.B. PET-Recycling keine negative Auswirkungen bekannt/benannt
• biobasierte chemisch neuartige Polymere, z.B. PLA: Untersuchungen der etablierten Recyclingprozesse werkstoffliches Recycling erst bei größeren Mengen wirtschaftlich
• Quoten (Recycling und Verwertung laut VerpackV):erfüllt durch Standard-Massen-Kunststoffe, u.a. PE, PP, PET inkl. Drop-In-Lösungen
Dr.-Ing. Gunnar Hädrich | KNOTEN WEIMAR Internationale Transferstelle Umwelttechnologien GmbH | Institut an der Bauhaus-Universität Weimar | www.bionet.net
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!Dr.-Ing. G. Hädrich
KNOTEN WEIMAR International Transferstelle Umwelttechnologien GmbHInstitut an der Bauhaus-Universität Weimar
E-Mail: gunnar.haedrich@bionet.netTel.: +49 3643 584642
über
„Das diesem Vortrag zugrundeliegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung, Landwirtschaft undVerbraucherschutz (BMELV) unter dem Förderkennzeichen 22018112 gefördert. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegtbeim Autor.“
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