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Upcycling von Polypropylen
Florian Kamleitner
Eine Welt ohne Kunststoff? Die Realität!
Eine Welt ohne Kunststoff? Die Realität!
Nach einer aktuellen Studie des „American chemistry council“ würde eineSubstitution von Kunststoff im Bereich der Konsumgüter zu einerVervierfachung der Umweltkosten führen. (Bspw. Mehr Aluminium und Papierin der Verpackungsindustrie)
Motivation
Kunststoff – eine Linearwirtschaft ohne Ausweg?
Motivation
Kunststoff – eine Linearwirtschaft ohne Ausweg?
Überspitzt formuliert wechselt der Kohlenstoff nur die Lagerstätte!
Motivation
*Plastics – the Facts 2015
2014 fielen in Europa (EU 27 + CH + NOR) 25,9 Mio t Kunststoffabfall an. 69.2 %wurden stofflich oder thermisch verwertet, 30.8 % wurden deponiert. Das Ziel dereuropäischen Kommission ist „zero landfill“ bis 2025 (realistische Berechnungen sagen2035)
Motivation
*Plastics – the Facts 2015
Bevorzugt wird in thermisches Recycling investiert, um die die gespeicherte Energie zunutzen. Ein nachhaltiges Abfallmanagement muss aber auch stoffliches Recyclingbeinhalten um eine nachhaltige Zirkularwirtschaft zu ermöglichen.
PE29%
PP19%PVC
10%
PET7%
PS7%
PUR8%
andere20%
2014 wurden global 311 Mio t Kunststoff produziert:
Motivation
Kunststoff „closed loop“ recycling
PET JA! E.g. PET‐to‐PET
PE‐HD JA (Flaschen aus PE‐HD)
PE‐LD wenige
PP Autobatterien, sonst theoretisch
PS Theoretisch
Etabliertes „closed loop“ – Recycling existiert nur für PET und PE‐HD. Für PP, den zweiten„big player“ unter den Kunststoffen existieren nur wenige Konzepte für (Spezialfälleausgenommen).
Unser Projekt „Innovatives Kunststoff Upcycling“ widmete sich deswegen PP und willdiese Nische ausfüllen.
Sammeln Re‐extrusion Neuer Formteil
Mechanisches
Molmasse
Schlag‐zähigkeit
Kistallinität
Schmelze‐steifigkeit
Dehn‐verfestigung
Härte
Keine Veränderung der StrukturKeine Veränderung der Materialeigenschaften
Innerbetriebliches RecyclingNicht realisierbar für Nachgebrauchsabfall
Recycling
Fact sheet – Polypropylen Recycling
Sammlung Vorbehandlung Re‐extrusion Neuer Formteil
Fact sheet – Polypropylen Recycling
Downcycling
Thermisch und scherinduzierteDegradation, aufgrund der
Kettenspaltung
• Sortierung• Reinigung• Mahlen
Mechanisches
Molmasse
Schlag‐zähigkeit
Kistallinität
Schmelze‐steifigkeit
Dehn‐verfestigung
Härte
Upcycling von Polypropylen
Sammlung Vorbehandlung Reaktivextrusion Neuer Formteil
Upcycling von Polypropylen
Upcycling
Langkettenverzweigung(engl. LCB) in Schmelze
Verbesserung der rheologischenEigenschaften
LCB
Mechanisches
Molmasse
Schlag‐zähigkeit
Kistallinität
Schmelze‐steifigkeit
Dehn‐verfestigung
Härte
Upcycling von Polypropylen
LaborversucheModellmischungen
LaborversucheNachgebrauchsabfall
Herstellung eines PP‐Schaums aus PP‐
Upzyklat
HochmolekulareVerunreinigungenPE‐HD, PE‐LLD, PE‐
LD, PS, PET,…
NiedermolekulareVerunreinigungene.g. Stabilisatoren
Andere Verunreinigungene.g. Papier, Metall
Die Ausgangslage:
Der Plan:
ErgebnisseModellversuche mit reinem PP und mit PP mit 10 gew‐% PE‐HD:
Versuche mit Nachgebrauchs‐PP aus Bechern
Versuche mit Nachgebrauchs‐PP und PE‐HD
LCB mit:PeroxydicarbonatenMonomer u. Peroxid
Ergebnisse
Ergebnisse
PP aus Granulat
Rezyklierte PP‐Becher
Ergebnisse
Blend von PP mit10 gew.‐% PE‐HD
Nachgebrauchs‐Blend
Ergebnisse
Ergebnisse
Erhöhung der Bruchdehnung bei reinem PP und Reduktion des Moduls der Werkstoff wird duktilerIm Blend ist gegenteiliges der Fall?
Ergebnisse
Reduktion der Schlagzähigkeit im Modell‐PP, aber Verbesserung im rez. PP. Sehr gute Optimierung im Modell‐Blend. Kein Effekt im gemischten Nachgebrauchsabfall.
Chemische Modifikation, Reaktivextrusion, Laborversuche
Schmelzecharakterisierung, Rheologie
Formteilherstellung mit Up‐zyklat
Werkstoffprüfung
Formteilprüfung
3 years0
Timeline..
Up‐scaling
Up‐scalingzu kgvon g zu t
Projektteam
Bernadette Duscher
Polymerchemie, Chemische ModifikationFlorian Kamleitner
Kunststofftechnik und‐charakterisierungVasiliki‐Maria Archodoulaki
Polmyermodifizierung und ReaktivextrusionSimone Knaus
Project head
PhD student
Rheologie
Innovative Polymer Recycling
WerkstoffprüfungThomas Koch
Finanzierung: TU Wien „Innovative Projekte ‐ Personal“
Danke für Ihre Aufmerksamkeit!