Erfolgreiches Kunststoff-Recycling

Dazu trafen sich Recycling-Experten von Coperion vor Ort bei dem seit vielen Jahren erfolgreich agierenden Recycler Aurora Kunststoffe GmbH in Neuenstein zum Gedankenaustausch. Mit dabei waren Alexander Schweinle, Produktionsleiter bei Aurora Kunststoffe, und Marius Schaub, Fachjournalist für Industrie und Kreislaufwirtschaft.

Circular Economy ist derzeit das große Trendthema in der Kunststoffbranche. Recycling ist in der Industrie hingegen schon seit langem etabliert. Warum auf einmal der Hype um die Kreislaufwirtschaft?

J. Schofer: Recycling ist in der Tat nicht neu. Neu ist aber, dass mehr und mehr Unternehmen erkennen, dass Recycling ein Schlüsselprozess für die Zukunft der Kunststoffindustrie ist. Diese Erkenntnis und der damit verbundene Bedeutungsgewinn resultieren vor allem aus dem veränderten Konsumverhalten und Umweltbewusstsein der Endverbraucher vor dem Hintergrund der aktuellen Klimadiskussionen. Der politische Druck, der aus dem gestiegenen Problembewusstsein entsteht, zwingt Hersteller und Verarbeiter von Kunststoffen dazu, nachhaltiger zu produzieren und den Recyclinganteil zu erhöhen, um so einen Beitrag zu einer funktionierenden Kreislaufwirtschaft zu leisten.

F. Neuner: Wir alle kennen die Bilder von Plastikmüll-Teppichen in den Ozeanen dieser Welt. Die Menschen akzeptieren Plastik, das nicht ordnungsgemäß recycelt wird, einfach nicht mehr. Müll im Meer ist ein absolutes Reizthema. Und das zu Recht: 2014 lag das Verhältnis von Kunststoff zu Fischen im Meer noch bei 1:5. 2050 wird es bei 1:1 liegen, wenn sich an der gängigen Praxis nichts ändert.

Was kann die Kunststoffindustrie zu einer funktionierenden Circular Economy konkret beitragen?

J. Schofer: Insbesondere im Bereich „Recycling“ kann die Kunststoffindustrie einen wertvollen Beitrag für eine nachhaltige Circular Economy leisten. Hierfür muss die Kunststoffindustrie noch stärker die drei Prinzipien „Reduce, Reuse und Recycle“ umsetzen. Reduce bedeutet, den Einsatz von Virgin-Polymeren, wo möglich und sinnvoll, zu reduzieren. Bei Reuse geht es darum, die Wiederverwertung von Kunststoffen und Kunststoffprodukten voranzutreiben. Und Recycle steht dafür, dass Kunststoffe grundsätzlich so rezyklierbar wie möglich gestaltet werden und der Kreislauf geschlossen wird.

S. Bader: Aktuell machen Kunststoffe am Gesamtverbrauch von Erdöl nur einen geringen Anteil aus. Durch die Energiewende ändert sich das: 2050 wird der Anteil an Erdöl, der für die Herstellung von Kunststoffen verwendet wird, schon 20 Prozent betragen. Gerade bei Verpackungen bleiben Kunststoffe wie PET, PE oder PVC auf absehbare Zeit konkurrenzlos. Um die Umweltauswirkungen konsequent zu reduzieren, muss die Kunststoffindustrie stärker auf Recycling setzen.

Bei der Verarbeitung von Rezyklat kommen bislang vornehmlich Einschneckenextruder zum Einsatz. Coperion ist aber Hersteller von Doppelschneckenextrudern. Wie passt das zusammen?

J. Schofer: Das ist nur ein scheinbarer Widerspruch. Denn in der Praxis haben Doppelschneckenextruder bei vielen Recyclinganwendungen große Vorteile. Gerade die Qualität der Compounds ist technisch gesehen ein Knackpunkt bei der Verarbeitung von Rezyklat. Mit Doppelschneckenextrudern lassen sich beim Compoundieren und Recyceln sehr gute Ergebnisse erzielen. Betreiber von Doppelschneckenextrudern profitieren von der kurzen Verweilzeit und den sehr guten Mischeigenschaften auch bei sehr hohen Durchsatzraten. Im Ergebnis lässt sich eine konstant hohe Produktqualität erzielen.

Für welche Recyclinganwendungen sind die Coperion-Compoundieranlagen geeignet?

J. Schofer: Unsere Technologie kann für verschiedenste Recyclinganwendungen eingesetzt werden: zum Regranulieren von Kunststoffen wie HDPE, PP, ABS, PS und PVC, für Folien-Recycling, für PET-Recycling, für das Upcycling und auch für das chemische Recycling.

Das Compoundieren von Sekundärkunststoffen ist anspruchsvoll. Welche technischen Herausforderungen gibt es dabei und wie lassen sich diese meistern?

F. Neuner: Im Bereich Dosierung besteht die Herausforderung vor allem darin, dass Altkunststoffe im Gegensatz zu Primärmaterial heterogen in Größe, Form und Schüttdichte sind. Die richtige Wahl der Dosiertechnik ist deshalb entscheidend, um einen optimalen Schüttgutfluss zu sichern. Da Einschneckenextruder meist mit volumetrischen Dosierern betrieben werden, eignen sie sich eher zur Dosierung von Schüttgut mit gleichbleibender Dichte. Bei Sekundärkunststoffen entstehen schnell Unregelmäßigkeiten im Fließverhalten. Doppelschneckenextruder werden mit gravimetrischen Dosierern betrieben. Diese arbeiten deutlich exakter und können dank Gewichtssignal besser auf Schwankungen in Schüttdichte und Fließstörungen reagieren.

J. Schofer: Im Extruder sind die Dispergierung und die Entgasungsleistung entscheidend für die Qualität des Endprodukts. Dabei sind Doppelschneckenextruder dank ihres hohen Drehmoments und der optimal aufeinander abgestimmten Prozessparameter in der Lage, hohe Anteile von Kalziumkarbonat, Talkum, Glas- oder Naturfasern aufzunehmen und zu verarbeiten oder Rezyklat mit Virgin-Polymer zu mischen. Die Homogenisierung und Entgasung der Schmelze erfolgt mit sehr hoher Intensität – das wirkt sich auch positiv auf eventuell vorhandene Gerüche im Sekundärkunststoff aus, die effektiv entfernt werden. Mit dem Doppelschneckenextruder lassen sich bei konstant hoher Qualität Compounds herstellen, die exakt dem vom Abnehmer vorgegebenen Eigenschaftsprofil entsprechen.

Wo liegen die Tücken beim Granulieren von Rezyklat?

J. Schofer: Auch beim Granulieren liegt die Herausforderung in den meist sehr unterschiedlichen Eigenschaften der Produkte. Diese können unter Umständen hoch abrasiv sein. Ein für Recyclinganwendungen besonders geeignetes Verfahren ist die Stranggranulierung. Sie wird für die Verarbeitung des geschmolzenen Polymers zu zylinderförmigen, trockenen, leicht handhabbaren Kunststoffgranulaten eingesetzt. Coperion bietet über das Trocknen und Granulieren bis hin zum Sieben die notwendige Technik an. Die halb- oder vollautomatische Strangzuführung zum Granulator reduziert dank der Strangbruchüberwachung den Arbeitskräftebedarf und erhöht die Produktivität, da der Prozess einfacher gestartet werden kann und gerissene Stränge selbsttätig wieder in den Granulator eingezogen werden.

Was gilt es, speziell beim Schüttgut-Handling zu beachten, damit das Endprodukt die gewünschte Qualität erreicht?

S. Bader: Beim Schüttgut-Handling von Sekundärrohstoffen gilt es einiges zu beachten. Probleme können beispielsweise durch unterschiedliche und schwankende Eingangsqualitäten entstehen, ebenso wie durch die oft schwierig zu handhabenden Kornformen und Eigenschaften. Kritisch ist bei der Förderung von Mahlgütern, Flakes oder Fasern auch der Austrag aus Behältern und Silos. Da das Material zu Brückenbildung neigt, muss die richtige Austragseinrichtung gefunden werden.

Die Betreiber haben die Wahl zwischen verschiedenen Flugförderverfahren und Langsamförderverfahren. Beide Varianten realisieren wir als Saug- und Druckförderung. Mit unserer umfassenden Erfahrung spezifizieren wir das Fördersystem genau passend zum Schüttgut. Faktoren, die dabei berücksichtigt werden, sind zum Beispiel die Neigung des Produkts zur Staub- und Fadenbildung sowie der Verschleiß der Rohrleitung. Wichtig sind außerdem produktspezifische Kundenanforderungen, z.B. in Bezug auf den Reststaubgehalt. Diese können die Produktqualität und auch die Anlagenverfügbarkeit erheblich beeinflussen.

Für die pneumatische Förderung der verkaufsfähigen Rezyklate bieten wir ebenfalls eine große Bandbreite an Technologie-Lösungen. Auch hier beziehen wir die genauen Fördereigenschaften der Granulate ein, um deren hohe Produktqualität zu wahren.

Bei der Herstellung von Rezyklaten ist also die Homogenisierung des Eingangsmaterials entscheidend?

S. Bader: Genau so ist es. Für die Homogenisierung des Eingangsmaterials kann z. B. ein mechanischer Mischer wie der Coperion MIX-A-LOT vorgesehen werden, welcher eine batchweise Mischung einem kontinuierlichen Prozess übergibt. Ist auch die Homogenisierung des Fertigprodukts erforderlich, um eine gleichbleibende Qualität zu erzeugen, empfiehlt sich der Einsatz des Coperion Combiflow^® -Mischers. 

Das Recycling von PET ist in der Regel ein sehr komplexer Vorgang. Lässt sich dieser Prozess irgendwie vereinfachen?

J. Schofer: Bei der Verarbeitung von PET spielen dessen hygroskopischen Eigenschaften eine große Rolle. Mit Coperion-Technologie kann geschreddertes PET direkt compoundiert werden – ein Vortrocknen, Kristallisieren und Agglomerieren des Rezyklats ist nicht notwendig. Diese direkte Verarbeitung zu Folien, Fasern oder Flaschen erhöht die Produktqualität. Gleichzeitig senkt sie Betriebskosten, Energiebedarf und Logistikaufwand. PET-Aufbereiter profitieren beim Einsatz von Doppelschneckenextrudern von einer konstant hohen Qualität des Endprodukts, einer großen Flexibilität, die schnelle Rezeptur- und Farbwechsel zulässt, sowie von einer einfacheren Logistik. Auch Energieersparnisse lassen sich dank des Verzichts auf Vortrocknen und Kristallisieren realisieren.

Politik und Öffentlichkeit erwarten von der Industrie, mehr Sekundärrohstoffe einzusetzen. Wo können diese eingesetzt werden? Und ist das Ganze für Betriebe auch wirtschaftlich?

F. Neuner: Coperion kann dank seines Prozess-Know-hows, der Vielfalt seiner Produkte und deren Baugrößen mit seiner Technologie Durchsätze bis 10 t/h abdecken – je nach verarbeitetem Material. Die Endprodukte werden unter anderem in der anspruchsvollen Automobilindustrie und von Verpackungsherstellern eingesetzt, die teilweise auch die Lebensmittelindustrie beliefern, wo besonders hohe Anforderungen an die Reinheit des Materials gestellt werden.

S. Bader: Die langjährige Erfahrung von Coperion sichert umfassendes Know-how über alle Prozessschritte und Komponenten hinweg. So kann ein reibungsloses Zusammenspiel vom Handling des Ausgangsmaterials über die Dosierung, die Compoundierung, Granulierung bis hin zur Förderung des fertigen Produkts sichergestellt werden. Betriebe produzieren mit unseren Anlagen nicht nur wirtschaftlich, sondern stellen gebrauchsfertige Qualitätsgranulate für hochwertige Anwendungen her und leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft des Kunststoffs. 

Vielen Dank an Aurora Kunststoffe, dass wir uns dort für den wertvollen Gedankenaustausch treffen durften.