3 Entwicklung einer Methode zur Ermittlung der „Praxis der Sortierung und Verwertung“ und
3.4 Beschreibung der Praxis der SuV, Modellierung und Kategorisierung der Prozessketten
3.4.3 PP- und PE-Verwertung
115
Tabelle 6: Relevanz von Unverträglichkeiten nach Einstufung der Folien-Recycler Beschreibung der Unverträglichkeiten
Problem unbekannt
Problem bekannt, aber aufgrund
geringer Mengenrelevanz
bedeutungslos
Problem bekannt, technisch
kein Problem keine Angabe Weitgehend gelöst Nicht gelöst
nicht wasserlösliche Klebstoffapplikationen in Kombination mit nassfesten
Papieretiketten
2/8 3/8 3/8
PA-Barriereschichten 2/8 6/8
PVDC-Barriereschichten 1/8 1/8 6/8
Metallisierte PO-Folien 1/8 7/8
Sonstige nicht-polymere Barriereschichten (außer SiOx, AlOx)
1/8 2/8 4/8 1/8
Zusätzliche Angaben
keine Angabe 7/8
Fillers 1/8
116
Abbildung 15 zeigt das Grundverfahren des nachfolgend beschriebenen Aufbereitungsprozesses (V0) unter Ausweisung der ‚Variante mit Heißwäsche‘ (V1).
Abbildung 15: Vereinfachtes Verfahrensschema der PP- und PE-Verwertung
Quelle: eigene Darstellung HTP GmbH & Co. KG
Die von den Sortieranlagen bereitgestellten Qualitäten der Sortierfraktionen PE und PP werden standardmäßig als Großballen angeliefert und eingelagert. Die eigentliche Verarbeitung beginnt mit der Vorzerkleinerung der Großballen mit nachgeschalteter Magnetscheidung zur
Abtrennung des Bindedrahtes. Bei manueller Entdrahtung entfällt ggf. die Vorzerkleinerung. Im Standardverfahrensablauf erfolgt nachgeschaltet die Feinzerkleinerung mittels Schneidmühlen.
Vor- und Feinzerkleinerung sind in Abbildung 15 als ‚Zerkleinerung‘ zusammengefasst. Ziel der Zerkleinerung ist die Erzeugung eines Mahlgutes ca. < 10 mm als Voraussetzung für die
Funktionsfähigkeit der nachfolgenden Trenn- und Transportprozesse. Der sich anschließende Waschprozess ist in der Regel nicht als Heißwäsche ausgeführt und erfolgt ohne Zugabe von Tensiden oder sonstiger Detergenzien. Die Abtrennung nicht-polyolefinischer Kunststoffpartikel erfolgt mittels Schwimm-Sink-Sortierung (gravimetrischer Sortierung) bei einer Trenndichte von 1 g/cm³. Das Verfahrensprinzip der Dichtetrennung kann in unterschiedlichen
Maschinentypen bzw. Sortieraggregaten umgesetzt sein (Schwimm-Sink-Becken,
Sortierzentrifugen, Hydrozyklone etc.). Nicht-polyolefinische Kunststoffpartikel gelangen in das Sinkgut und werden als „Reject“ ausgeschleust. Das im Schwimmgut angereicherte
Polyolefingemisch wird entwässert, ggf. getrocknet und abschließend mittels Extruder
umgeschmolzen. Hierbei werden je nach Kundenwunsch Zuschlagsstoffe wie Masterbatch und Kreide zudosiert. Nach der Extrusion mit Schmelzefiltration und ggf. Homogenisierung des erzeugten Regranulates erfolgt die Bereitstellung der Verkaufseinheiten in Big Bags, Oktabins oder Silos.
117
Erzeugt wird in der Basisvariante ein mittel- bis dunkelgraues Regranulat (bei Zuschlag von Pigmenten auch weitere dunkle Farben), welches z. B. zur Produktion von Kunststoffrohren und für diverse Spritzgussanwendungen vermarktet wird. Zur Erweiterung des
Anwendungsspektrums von PE- und PP-Rezyklaten sind additive Prozesse erforderlich und teilweise auch bereits umgesetzt. Hier ist zum einen die Mahlgut-Farbsortierung zu erwähnen, die es für einen Teilstrom ermöglicht, auch für hellere, farbsensiblere Anwendungen eingesetzt zu werden. Zum andern ist die Heißwäsche zur Verbesserung der Oberflächenreinigung zu erwähnen, deren Vorhandensein Auswirkungen auf die Einstufung insbesondere von
Etikettenklebstoffen bezüglich ihrer Verträglichkeit beizumessen ist. Heißwäsche wurde daher als signifikante Prozessoperation eingestuft, die als Variante abzubilden ist.
Innovationen zur weiteren Veredlung und Erweiterung der Anwendungsbereiche für die erzeugten Regranulate sind auf Basis der Vorauswertungen nicht evident. So stellen insbesondere Löseverfahren und Vakuumextraktion in Bezug auf die hochwertige, werkstoffliche Verwertung von PE-/PP- Regranulaten derzeit in der Praxis aus technisch-wirtschaftlichen Gründen keine Optionen dar.
Bei der Entwicklung des Erhebungsbogens wurde so vorgegangen, dass die signifikanten Prozessoperationen durch die Abfrage des Verfahrensablaufes im Fragebogen vorausgesetzt wurden und nur zu bestätigen sind. Lediglich von den Standardverfahren bzw. Hypothesen abweichende Prozessschritte sind vom Grundsatz her zu erläutern. Auch zukünftige Abfragen sind so zu strukturieren, dass Abweichungen von oben beschriebenen Grundkonfigurationen darin kenntlich gemacht werden können.
Nach den Vorauswertungen sind die prozesscharakterisierenden Grundoperationen, bei denen in der Praxis Unterschiede auftreten können und die jeweils für eine Abfrage (auch zukünftig) einstufungsrelevant sind:
► Wäsche mit dem Attribut „Temperatur“
► Schwimm-Sink-Trennung mit Trenndichte von 1 g/cm³
► Trocknung
► Extrusion mit Schmelzefiltration
► Zusätzliche Aufschluss-, Trenn- oder Veredlungsschritte.
Ermittlung der Praxis der SuV für PE und PP auf Grundlage der durchgeführten Befragung
Die Erhebungsbögen für PE- und PP-Verwerter (dokumentierte Letztempfänger der Fraktionen 324 und 329) für zukünftige Abfragen sind in der in Anlage A.2 und A.3 dokumentiert.
Gegenüber dieser ursprünglichen Fassung sind die in den Anhängen C.3 und C.4 enthaltenen Versionen für zukünftige Abfragen dahingehend geändert, dass zwei einzelne, voneinander unabhängige Erhebungsbögen erstellt wurden (einige Fragen wurden darüber hinaus aufgrund zu unspezifischer Antworten weitergehend präzisiert).
Rücklauf der Befragung:
Es wurden 15 PE- und PP-Verwerter angeschrieben, die den Bearbeitern bekannt waren und die aktuell oder in der Vergangenheit mit Mengen der dualen Systeme aus Deutschland beliefert wurden. Mit 7 zurückgesandten und vollständig ausgefüllten Erhebungsformularen wurde eine befriedigende Rücklaufquote erzielt. Aus den Rückläufen ergeben sich zunächst keine
Abweichungen gegenüber den Varianten in Abbildung 14. Alle Rückläufe lassen sich der Variante V0 zuordnen.
118
Zum Redaktionsschluss (31.12.2019) nicht durch rückgesandte Erhebungsbögen validierte Einstufungen sowie neu hinzugekommene oder den Verfassern unbekannte Anlagen, sind vom UBA bzw. der ZSVR in den Listen in den Anhängen E (nicht öffentlich) für zukünftigen
Erhebungen zu prüfen bzw. zu komplettieren. Basis hierfür sind dann die nach Mengenstromnachweisen 2019 belieferten Anlagen.
Die Antworten der einzelnen Anlagen werden aus wettbewerbsrechtlichen Gründen und zum Schutz von Betriebs- und Geschäftsgeheimnissen nicht veröffentlicht, liegen dem
Umweltbundesamt aber vor. Die Erhebung ist mit etwa 50 % Rückläufen nicht als repräsentativ zu bewerten, so dass vom Grundsatz her keine ausreichende Zahlenbasis für eine vorläufige Hochrechnung bezüglich der Variantenverteilung zwischen V1 und V0 besteht. Da der
Teilprozess Sortierung hinreichend exakt abgebildet werden kann und wenig Varianz in den Verfahren der PE- und PP-Verwertung zu verzeichnen ist, kann dennoch eine erste Abschätzung der Praxis der SuV analog Abbildung 15 vorgenommen werden.
Erkenntnisse aus der Befragung:
Die Auswertung im Sinne der Aufgabenstellung wurde geschlossen über Sortierung und Verwertung anhand einer sog. Pfadbeschreibung vorgenommen, die dann alle festgestellten Prozessvarianten abbildet und im vorliegenden Fall die Referenz für die Beurteilung der Recyclingfähigkeit von formstabilen (dreidimensionalen) Verpackungen aus PE und PP (wie Flaschen, Becher, Schalen, Dosen etc.) sind.
Nach vorläufigem Kenntnisstand lässt sich die Praxis der SuV für formstabile
Kunststoffverpackungen mit den in Abbildung 16 veranschaulichten Recyclingpfade
(Prozessvarianten) darstellen. Hierbei ist als eine Besonderheit zu vermerken, dass formstabile PE- und PP-Verpackungen ausgehend von der LVP- Sortierung über
verschiedene/unterschiedliche Sortierfraktionen einer hochwertigen werkstofflichen Verwertung zugeführt werden können.
Die unterschiedlichen Voraussetzungen, die für kleinformatige Verpackungen in der Praxis bestehen, sind über die Prozessvarianten P0 (auch kleinformatige Verpackungen werden sortiert, Siebschnitt von ca. 20 mm) und P1 (Siebschnitt von ca. 50 mm) abgebildet. Die beiden bewertungsrelevanten Unterschiede im Recyclingprozess (V0 und V1 in Abbildung 15) sind als Untervarianten indiziert, so dass 4 Pfade zu unterscheiden sind.
119
Abbildung 16: Pfadbeschreibung für die Verwertung von formstabilen PP/PE-Verpackungen (Flaschen, Schalen, Becher etc. aus PE oder PP)
Quelle: eigene Darstellung HTP GmbH & Co. KG
Nach der vereinfachten vorläufigen Auswertung unter Einsetzen der für 2019 benannten Verarbeitungsmengen beträgt der Anwendungsgrad hochwertiger Referenzprozesse für PE und PP in Summe 96,2 %. Die Verteilung auf die zwei Recyclingvarianten ist nicht ermittelbar, da von den Verfassern bekannten und entsprechend klassifizierten Anlagen mit Heißwäsche keine Angaben vorliegen. Die Varianten P0, bei denen die Verwertung weitgehend unabhängig vom Verpackungsformat ist, werden mit und ohne Heißwäsche als ‚Stand der Technik‘-Varianten angesehen.
Zur Quantifizierung der PE- und PP-Verpackungen, die heute schon über einen Prozess mit Heißwäsche geführt werden, sind die Daten aus den Mengenstromnachweisen vom UBA bzw.
der ZSVR für zukünftige Arbeiten diesbezüglich auszuwerten.
120
Abbildung 17: Praxis der SuV für 2019 für formstabile Verpackungen aus PE und PP – vorläufige Prognose
Quelle: eigene Darstellung HTP GmbH & Co. KG
Die Gelegenheit, die Praxis der SuV über eine Totalerhebung zu erfassen, wurde genutzt, um auch spezifische Probleme des Recyclings, sofern diese gestaltungsbedingte Ursachen haben, im Einzelnen in Erfahrung zu bringen. Vorlage für den Erhebungsbogen lieferte die
Zusammenstellung der Unverträglichkeiten nach Anhang 3 des Mindeststandards240. Die Betreiber von Recyclinganlagen wurden um Einschätzung bezüglich der Relevanz dieser Unverträglichkeiten gebeten. Im Weiteren Bestand die Möglichkeit, spezifische Probleme, die bisher nicht im Mindeststandard abgebildet sind, zu ergänzen.
Die Auswertungen zeigen Tabelle 7 (für PE-Recycling) und Tabelle 8 (für PP-Recycling).
Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Recycler die Einstufungen gewisser Ausführungen als recyclingunverträglich analog Anhang 3 des Mindeststandards überwiegend teilen.
Zumindest werden die im Anhang 3 des Mindeststandards aufgelisteten Unverträglichkeiten nicht mehrheitlich als technisch gelöst eingestuft, wenn auch aufgrund aktuell geringer Mengenrelevanz nicht als bedeutend klassifiziert. In einem Einzelfall wurden als zusätzliche Unverträglichkeiten genannt: Papierbanderolen, mangelnde Restentleerbarkeit, sowie
Elastomere und Silikone, auch wenn diese trennbar sind. Die Einordnung dieser Angaben wurde bereits bei den Empfehlungen des EK III für den Mindeststandard 2020 berücksichtigt.
240 ZSVR (2019), Anhang 3.
121
Tabelle 7: Relevanz von Unverträglichkeiten nach Einstufung der PE-Recycler Beschreibung der
Unverträglichkeiten
Problem unbekannt
Problem bekannt, aber aufgrund
geringer Mengenrelevanz
bedeutungslos
Problem bekannt, technisch
kein Problem keine Angabe
Weitgehend gelöst Nicht gelöst nicht trennbare
Silikonkomponenten
1/5 4/5
Komponenten geschäumter nicht thermoplastischer Elastomere
3/5 1/5 1/5
nicht wasserlösliche Klebstoffapplikationen in Kombination mit nassfesten Papieretiketten
1/5 2/5 2/5
PA-Barriereschichten 3/5 1/5 1/5
PE-X-Komponenten 2/5 1/5 2/5
PVDC-Barriereschichten 3/5 1/5 1/5
Nicht-PO-Kunststoffe der Dichte
< 1 g/cm³
4/5 1/5
Zusätzliche Angaben
keine Angabe 4/5
Papierbanderolen 1/5
trennbare Elastomere und Silikone 1/5
122
Tabelle 8: Relevanz von Unverträglichkeiten nach Einstufung der PP-Recycler Beschreibung der
Unverträglichkeiten
Problem unbekannt
Problem bekannt, aber aufgrund geringer
Mengenrelevanz bedeutungslos
Problem bekannt, technisch
kein Problem keine Angabe Weitgehend gelöst nicht gelöst
nicht trennbare
Silikonkomponenten 1/7 1/7 5/7
Komponenten geschäumter nicht
thermoplastischer Elastomere 3/7 1/7 3/7
nicht wasserlösliche Klebstoffapplikationen in Kombination mit nassfesten Papieretiketten
1/7 2/7 4/7
PA-Barriereschichten 2/7 1/7 1/7 3/7
PE-X-Komponenten 2/7 3/7 2/7
PVDC-Barriereschichten 3/7 2/7 2/7
Nicht-PO-Kunststoffe der Dichte
< 1 g/cm³ 3/7 3/7 2/7
Zusätzliche Angaben
keine Angabe 5/7
Papierbanderolen 1/7
Mangelnde Restentleerbarkeit 1/7
trennbare Elastomere und Silikone 1/7
hoher Folienanteil (PE/PP) 1/7