Recy / Infrapolymer

MOTIVATION

Das Netzwerk will polymere Werkstoffe aus dem Rückbau von Verkehrs-Infrastrukturen durch Reinigung und Recycling wieder nutzbar machen. Geplant ist der Einsatz der zu entwickelnden Werkstoffe in die originalen Anwendungen, dazu werden die eingesetzten Kunststoffe spezifiziert. Ein entsprechender Absatzmarkt ist vorhanden. Bei der stofflichen Verwertung solcher Kunststoffabfällen ist eine Kosteneinsparung von bis zu 25 % im Vergleich zum Einsatz von Kunst-stoff-Neuware angestrebt.

Recycling vor Verbrennen und Qualität vor Quantität.


Derzeit werden Formteile aus der Verkehrstechnik aufgrund deren Verschmutzung, deren langjährigen Einsatzzeiten und des Polymerabbaus lediglich thermisch verwertet. Die Motivation des Netzwerkes liegt im Grundsatz: „Recycling vor Verbrennen und Qualität vor Quantität.“ 85% der Kunststoffe im Bereich Verkehrstechnik sollen durch die Entwicklungsarbeit in diesem Netzwerk einem Recycling zugeführt werden.

VISION

Kunststoffabfälle sind nicht wertlos, sondern Wertstoffe, sie gehören nicht auf den Müll. Weder in Deutschland noch irgendwo auf der Welt. Das Kunststoffrecycling muss ausgebaut und gefördert werden. Grundsätzlich gilt: „Recycling vor Verbrennen und Qualität vor Quantität.“ (Eric Rehbock, Hauptgeschäftsführer des bvse-Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung, Juni 2018, 21. Internationalen Altkunststofftag in Bad Neuenahr.) Momentan werden nach dem Rückbau der o.g. Formteile aus der Verkehrstechnik diese verbrannt, es erfolgt keine direkte Wertschöpfung aus recyclingfähigem Material.

 

Das Netzwerk „Kunststoffrecycling Verkehrstechnik“ möchte das werkstoffliche Potential dieser Kunststoffe nutzbar machen. Insbesondere motivieren hierbei folgende Aspekte:

 

  • Die für den Bau und die Instandhaltung von Verkehrswegen genutzte Infrastruktur kann zum Transport der Kunststoffabfälle genutzt werden.
  • Die einzelnen Fraktionen sind in gleichbleibender Qualität in auseichenden Mengen verfügbar.

Bei Einsatz der Werkstoffe in den originalen Applikationen sind die notwendigen Absatzmärkte garantiert.

85% der Kunststoffe im Bereich Verkehrstechnik sollen durch die Entwicklungsarbeit in diesem Netzwerk einem Recycling zugeführt werden.

ZIELE

Die Recyclate für PE 6; PE 12; EVA und PE sollen mit ca. 25% Preisvorteil gegenüber neuwertigen Compounds angeboten werden. Die Reduzierung der Kosten für die Rohstoffe zur Herstellung von technischen Bauelementen sollen zum einen die wirtschaftliche Situation der Hersteller und zum anderen die Kosten für den Aufbau und die Unterhaltung der Verkehrsinfrastruktur verringern. Der neue Bestandteil in der Wertschöpfungskette (Herstellung der Recyclate) erzeugt und sichert Arbeitsplätze im Mittelstand.

In der aufzubauenden Wertschöpfungskette sollen innerhalb von 5 Jahren die technischen Anlagen entwickelt und aufgebaut werden, mit denen 5.000 t gemischte Altkunststoffe aus Verkehrssystemen (am Anfang vorwiegend aus dem System der deutschen Bahn) ohne Downsizing recycelt werden können. Bei Umsetzung unserer Ziele werden weitere 5.000 t an gemischten Kunststoffen recycliert und hierdurch 15.000 t an Primärressourcen (Kohle, Öl, Gas) eingespart (siehe Abschnitt 3.1).

Die Recyclate aus den 5.000 t Altmaterial sollen zu neuwertigen technischen Kunststoffelementen führen. Mit der Technologie kann der „Cradle to Cradle“ Gedanke in diesem Bereich der Verkehrstechnik umgesetzt werden. Das ist technisch und technologisch möglich. Erste wissenschaftliche Voruntersuchungen haben positive Ergebnisse sowohl technisch/technologisch als auch wirtschaftlich erbracht. Bei der Erarbeitung von benötigten technischen Lösungen für die Rohstoffgewinnung, die Herstellung der Recyclate (recycelte Kunststoffe) und die Verarbeitung dieser ist die Zusammenarbeit der geplanten Netzwerkpartner notwendig, um das benötigte Know-How zu bündeln. Insbesondere das Know-how der Forschungseinrichtungen soll genutzt werden.


INHALTE

Geplant ist der Einsatz der zu entwickelnden Werkstoffe in die originalen Anwendungen, da hierfür die eingesetzten Kunststoffe spezifiziert wurden und ein entsprechender Absatzmarkt vorhanden ist. Die entwickelten Werkstoffe und Formteile stehen im Wettbewerb zu der ursprünglich eingesetzten Neuware bzw. zu den aus Neuware hergestellten Bauteilen. Die Nachfrage ergibt sich aus dem Volumen der Instandhaltung und des Neubaus von Verkehrs-Infrastruktur.

Angestrebt werden technisch gleichwertige Lösungen, die konventionell verwendete Bauteile 1:1 substituieren können und daher leicht Eingang in den Markt finden können.

Folgende Problemfelder machen die Bearbeitung des geplanten Projektes in einem Netzwerk aus Spezialisten für die Trennung und Reinigung sowie die Zerkleinerung, Compoundierung, Spritzgussverarbeitung, den Formenbau und die Materialprüfung notwendig:


- Bei der Reinigung der Bauteile können niedermolekularer Bestandteile wie Restmonomere und Oligomere, Gleitmittel und Stabilisatoren in die wässrige Reinigungsphase übergehen. Auch Glasfasern in Oberflächennähe können durch Eindiffundieren von Wasser entlang der Grenzschicht zwischen Polymer und Glas unter der Wirkung von Stoßwellen aus dem Verbund gelöst werden. Es resultiert eine veränderte Verarbeitbarkeit aufgrund veränderter rheologischer Verhältnisse.

 

- Bei der chemischen Umsetzung zum Molekulargewichtsaufbau des Polyamids werden sauerstofffunktionelle Carbonyl- und Epoxidfunktionen eingesetzt, die eine hohe Reaktivität auch mit Metalloberflächen aufweisen.

 

Zur Vermeidung unlösbarer Verbindungen zwischen Polyamid und Form ist ein enges Temperaturfenster an der Formoberfläche einzuhalten. Die Kühlkanäle müssen auch bei ungünstiger Geometrie der Formteile dicht an der Oberfläche der Kavität positioniert werden. Gegebenenfalls sind zudem Legierungen mit besonders hoher Temperaturleitfähigkeit einzusetzen. Es kann auch vorteilhaft sein, mit geeigneten Beschichtungen zu arbeiten, die aufgrund der Faseranteile in der Formmasse entsprechend verschleißfest ausgeführt werden müssen.

 

 

- Zudem ergeben sich beim Einsatz von Recyclaten höhere Varianzen in der Rheologie, sodass eine gleichmäßige Formfüllung mittels Quellfluss konstruktiv sichergestellt werden muss. In jedem Falle müssen auch bei wechselnder Fließgeschwindigkeit Oberflächendefekte an den Bauteilen vermieden werden.

 

- Die Bauteileigenschaften müssen das Niveau der originalen Teile erreichen. Hier gilt es, dass insbesondere die Dauerschwingfestigkeit sichergestellt wird. Insbesondere bei Varianz der Faserlängenverteilung ist ein Ermüdungsbruch zu vermeiden und über geeignete Prüfkriterien auszuschließen.

 

Ressourcenschonung / CO2-Bilanz:

 

Derzeit werden Formteile aus der Verkehrstechnik aufgrund deren Verschmutzung, deren langjährigen Einsatzzeiten und des Polymerabbaus lediglich thermisch verwertet. Werden die Formteile nach erfolgreichem Abschluss des Projektes als Werkstoff recycelt, verbessert sich die CO2-Bilanz der eingesetzten Kunststoffe.

 

Laut einer Erhebung der Hochschule Magdeburg-Stendal ergibt sich eine Einsparung von nahezu 100.000 Tonnen (98.923) CO2-Äquivalenten durch das Recycling von technischen Kunststoffen. Das entspricht bis zu 2,31 kg CO2 pro kg Neuware. Für gemischte Kunststoffe bleiben eine Einsparung von 400 kg CO2 pro Tonne recycliertem Kunststoffe.

                                                                      CO2-Einsparung durch werkstoffliches Kunststoffrecycling, (Quelle: www.alba.com)