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
3.4.2 Verwertung von Kunststofffolien
109
Tabelle 5: Ausgewählte Kennzahlen für die LVP-Sortierung für 2019
Verfahren Relevanz bezogen auf
Sammelmengen 2019
Manuelle Sortierung von Eimern und Kanistern (Fraktion 322) 32,0 %
Sortierung der Fraktion MPO-flex (323-2) 17,0 %
Aussortierung von PS (331) als Monofraktion (inkl. FSK + integriert) 68,4 %
Sortierung der EPS-Sortierfraktion (340) aus LVP 0 %
Sortierung schwarzer Kunststoffe (351-5) über „Black Scan“ 19,0 %
Sortierung der Alu-Fraktion (420) über WSS 100 %
Sortierung der FKN-Fraktion (510) mittels NIR 100 %
Sortierung der Fraktion PPK aus LVP (550) mittels NIR 97,1 %
110
Abbildung 12: Vereinfachtes Verfahrensschema für die Verwertung der Kunststofffolien
Quelle: eigene Darstellung HTP GmbH & Co. KG
Die von den Sortieranlagen bereitgestellten Qualitäten der Sortierfraktion „Kunststofffolien“
werden standardmäßig als Großballen angeliefert und eingelagert. Die eigentliche Verarbeitung beginnt mit der Vorzerkleinerung der Großballen mit nachgeschalteter Magnetscheidung zur Abtrennung des Bindedrahtes. Im Standardverfahrensablauf erfolgt nachgeschaltet die Feinzerkleinerung mittels Schneidmühlen ggf. nach vorheriger Windsichtung zum
Verschleißschutz der Zerkleinerungswerkzeuge. Vor- und Feinzerkleinerung sind in Abbildung 12 als ‚Zerkleinerung‘ zusammengefasst. Ziel der Zerkleinerung ist die Erzeugung eines
Mahlgutes ca. < 10 bis 15 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; zur Anwendung kommen 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, getrocknet und abschließend mittels Extruder umgeschmolzen. Die geringe Schüttdichte von Folienmahlgut macht es erforderlich, den Extruder entweder mit speziellen Stopfwerken zu beschicken oder eine Agglomeration vorzuschalten. Nach der Extrusion mit Schmelzefiltration bei ca. 100 Micron und ggf. Homogenisierung des erzeugten Regranulates erfolgt die
Bereitstellung der Verkaufseinheiten in Big Bags, Oktabins oder Silos. Aus der Folienfraktion gewonnene PE-Regranulate werden überwiegend in Spritzgussanwendungen vermarktet.
111
Großformatige Folienkunststoffe, wie sie traditionell in der Folienfraktion angereichert werden, bestehen überwiegend aus LDPE. Für den Wiedereinsatz als Blasfolie in durchgefärbten
Anwendungen (z. B. Müllbeutel) ist der Polypropylen (PP)-Anteil limitierender Faktor, was einzelne Folienverwerter veranlasst hat, Nahinfrarot-Trennstufen zur Minimierung des PP-Anteils hinter der Vorzerkleinerung zu installieren (vgl. V1, Abbildung 12).
Innovationen zur weiteren Veredlung und Erweiterung der Anwendungsbereiche für die erzeugten Regranulate sind auf Basis der Vorauswertungen nicht evident. So stellen
insbesondere Löseverfahren, Heißwäsche, Farbsortierung etc. in Bezug auf die hochwertige, werkstoffliche Verwertung von Kunststofffolien zu Regranulaten derzeit in der Praxis keine Optionen dar. Nicht, weil sie technisch-ökonomisch nicht darstellbar wären, sondern weil hierdurch bei der aktuellen Beschaffenheit des Rohstoffs keine grundsätzlich anderen Anwendungsoptionen für das Regranulat erschlossen werden können.
Bei der Entwicklung des Erhebungsbogens wurde so vorgegangen, dass die signifikanten Prozessoperationen durch die Abfrage des Verfahrensablaufes im Fragebogen vorausgesetzt werden und nur zu bestätigen sind. Lediglich von den Standardverfahren bzw. Hypothesen abweichende Prozessschritte sind vom Grundsatz her zu erläutern.
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:
► NIR-Sortierung
► 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 Kunststofffolien auf Grundlage der durchgeführten Befragung Der an alle den Bearbeitern bekannten und aktuell bzw. ggf. in der Vergangenheit mit Mengen aus der deutschen LVP-Sammlung beschickten Folienverwerter (dokumentierte Letztempfänger der Folienfraktion) versandte Erhebungsbogen ist als AnlageB.1 B.2 im Anhang beigefügt. Für zukünftige Abfragen wird diese B.2 ursprüngliche Fassung geringfügig modifiziert (einige Fragen wurden aufgrund zu unspezifischer Antworten weitergehend präzisiert). Der überarbeitete Erhebungsbogen ist im Anhang C.2 im nicht öffentlichen Teil des Endberichts angefügt.
Rücklauf der Befragung:
Es wurden 14 Folienverwerter angeschrieben. Mit 11 zurückgesandten und vollständig ausgefüllten Erhebungsformularen wurde eine hohe Rücklaufquote erzielt. 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 der Liste im Anhang C im nicht öffentlichen Teil des Endberichts für zukünftige Erhebungen zu prüfen bzw. zu komplettieren. Basis hierfür sind dann die nach Mengenstromnachweisen 2019 belieferten Anlagen.
Inwieweit mit der vorliegenden ersten Abfrage bereits eine ausreichende Repräsentativität der Ergebnisse im Rahmen dieser Vorauswertung erreicht wurde, lässt sich durch einen
112
vereinfachten Abgleich zwischen erwarteten Produktionsmengen an Folienfraktionen und durch die Anlagenbetreiber prognostizierten individuellen Verarbeitungsmengen 2019 ableiten. Nach Abschätzung der Verfasser ist für 2019 mit einer Jahresproduktionsmenge von ca. 180.000 t zu rechnen. Die geschätzten Verarbeitungsmengen der Folienverwerter, die die entsprechende Abfrage im Erhebungsbogen beantwortet haben, beläuft sich auf 171.000 t (ca. 95 %). Hiermit scheint eine hinreichende Repräsentativität für eine erste Einstufung gegeben.
Erkenntnisse aus der Befragung:
Aus den Rückläufen ergeben sich zunächst keine Abweichungen gegenüber den Varianten in Abbildung 12. Alle Rückläufe lassen sich den Varianten V0 oder V1 zuordnen. Die Berechnung der Verteilung auf die beiden Varianten erfolgte anhand der nicht öffentlichen Daten in Anhang C (im nicht öffentlichen Teil des Endberichts).
Die Antworten der einzelnen Anlagen werden aus wettbewerbsrechtlichen Gründen und zum Schutz von Betriebs- und Geschäftsgeheimnissen nicht veröffentlicht, liegen dem
Umweltbundesamt aber vor. Die weitere Auswertung im Sinne der Aufgabenstellung wird geschlossen über Sortierung (in Abbildung 13 gelb hinterlegt) und Verwertung anhand einer sog. Pfadbeschreibung (vgl. Abbildung 13) vorgenommen, die dann alle festgestellten
Prozessvarianten abbildet und im vorliegenden Fall die Referenz für die Beurteilung der Recyclingfähigkeit von Kunststofffolienanwendungen für Tüten, Beutel, Tragetaschen, Wickel-, Luftpolster- und Stretchfolien etc. darstellt.
Die exakte quantitative Auflösung zu den einzelnen Pfaden kann nur auf Basis der
Mengenstromnachweise mit konkretem Anlagen-Anlagen-Bezug erfolgen, was im Rahmen dieser Studie mangels vorliegender Daten nicht leistbar ist. Erste Anhaltswerte können aber durch eine einfache Mengenschlüsselung analog der Variantenverteilung vorgenommen werden.
Nach vorläufigem Auswertungsstand lässt sich die Praxis der SuV für Kunststofffolien wie in den in Abbildung 13 veranschaulichten Recyclingpfade (Prozessvarianten) P1, P2 und P3 darstellen.
P2 bildet hierbei den Recyclingpfad ab, bei dem die Folienfraktion innerhalb der Sortierung erzeugt wird (V1 in Abbildung 12, in Kombination mit Klassierung > 120 mm bei der Sortierung).
Bei P3 findet eine Nachsortierung mittels NIR beim Verwerter statt (V1 in Abbildung 12 in Kombination mit Klassierung > 220 mm). P1 steht für die mechanische Erzeugung der Folienfraktion in der Sortierung ohne nachgeschaltete NIR-Sortierung beim Verwerter (V0 in Abbildung 12 in Kombination mit Klassierung > 220 mm).
113
Abbildung 13: Pfadbeschreibung Kunststofffolien (Tüten, Beutel, Tragetaschen, Wickel- und Stretchfolien etc.)
P1 bis P3: Prozessvarianten 1 bis 3
Quelle: eigene Darstellung HTP GmbH & Co. KG
Die Relevanz der einzelnen Prozessketten nach der vorläufigen Auswertung sind aus Abbildung 14 zu ersehen. Bei der Auswertung wurde die Annahme getroffen, dass Verwertungsanlagen die nach Verfahrensvariante V1 betrieben werden, nur von Sortieranlagen beliefert werden, welche keine NIR-Vorsortierung von Kunststofffolien betreiben. Diese Annahme ist anhand des
Mengenstromnachweises 2019 von der ZSVR bzw. dem UBA für zukünftige Erhebungen zu prüfen.
Nach dieser vereinfachten vorläufigen Auswertung beträgt der Anwendungsgrad hochwertiger Referenzprozesse für Folien (gemäß Abbildung 3) in Summe 71,4 %. Die Verteilung auf die drei relevanten Prozessvarianten ist Abbildung 14 zu entnehmen. Die Variante P2, bei der die Vorsortierung der Folienfraktion bereits in der Sortieranlage nach Werkstoff (LDPE) erfolgt, wird als einzige ‚Stand der Technik‘-Variante angesehen.
114
Abbildung 14: Praxis der SuV für 2019 für flexible, großformatige Kunststoffverpackungen aus PE – 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 Mindeststandards. 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 Auswertung zeigt Tabelle 6. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Recycler die Einstufungen zu gewissen Verpackungsausführungen im Anhang des Mindeststandards als recyclingunverträglich überwiegend teilen. Dies gilt insbesondere für die Einstufung von Barrieren bei Multilayerfolien. Als zusätzlich zu berücksichtigende Unverträglichkeit wurden in einem Fall Füllstoffe genannt.
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