Das Recycling von Kunststoff begann in den 1970er Jahren, 20 Jahre nach der flächendeckenden Akzeptanz des Materials im Alltag. Aber das Recycling von gestern konnte schon damals nicht mit unserem Kunststoffkonsum Schritt halten – und auch in der schnelllebigen Welt von heute kann es dies nicht.
1950 betrug die weltweite Kunststoffproduktion rund 2 Millionen Tonnen. Laut Statista belief sich die weltweite Kunststoffproduktion im Jahr 2020 auf rund 367 Millionen Tonnen – ein leichter Rückgang gegenüber den Vorjahren, der auf die Auswirkungen von COVID-19 auf die Kunststoffindustrie zurückzuführen ist.
Bei all dem neuen Kunststoff, der in Umlauf gebracht wird, sollte man meinen, dass ein Großteil davon recycelt wird – aber das ist nicht der Fall. Nur ein Bruchteil des jährlich anfallenden Kunststoffs wird überhaupt für das Recycling gesammelt, und der größte Teil davon wird gar nicht erst recycelt. Infolgedessen landen die meisten Kunststoffe auf Mülldeponien und schließlich in der Umwelt, was zu einem Anstieg der Abfälle weltweit und der Verschmutzung sowohl an Land als auch im Meer führt.
Seit 1992 wurde mehr als die Hälfte der zum Recycling vorgesehenen Kunststoffabfälle der Länder mit höherem Einkommen in Hunderte von Ländern mit niedrigerem Einkommen zur Verarbeitung exportiert, wobei der größte Teil davon nach China ging. Nach Angaben des National Center for Biotechnology Information wurde damit eine Möglichkeit geschaffen, Kunststoffabfälle zu entsorgen und zu verhindern, dass sie auf Mülldeponien oder in Verbrennungsanlagen landen.
Aber Chinas National Sword-Richtlinie von 2018 ändert das. Vor dieser Richtlinie importierte das Land nach Angaben des Ministry of Ecology and Environment 42,27 Millionen Tonnen unsaubere und gemischte Wertstoffe, die 2017 ihren Höchststand erreichten – und das meiste davon war zu schmutzig, um es zu recyceln. Einem Bericht in Yale Environment 360 aus dem Jahr 2018 zufolge wurden selbst vor dem Verbot weniger als 13 % der in das Land eingeführten Kunststoffe recycelt oder verbrannt. Der Rest ging auf Deponien oder landete in Flüssen und Ozeanen, und einer der Hauptgründe für die neue Politik Chinas war es, die Einfuhr dieser minderwertigen Kunststoffe, die sich nur schwer sortieren und recyceln lassen, zu verringern.
Plastikverschmutzung stellt eine wachsende Bedrohung für alle Ökosysteme dar, und da China und andere Nationen nicht mehr die Hälfte des weltweiten Abfalls aufnehmen, wird sich das Problem laut einem Bericht der Vereinten Nationen vom Oktober 2021 bis 2030 mehr als verdoppeln. Die Vereinigten Staaten haben weniger als ein Zehntel ihrer Kunststoffabfälle recycelt, wobei Europa mit etwa einem Drittel besser abschneidet. Aber jetzt werden alle diese Länder mehr Kunststoff haben, den sie nicht mehr exportieren können – und damit wird sich die Kunststoffsituation noch verschlimmern.
Mehr Recycling scheint eine logische Lösung für das Problem zu sein. Leider sind nicht alle Kunststoffe seit jeher recycelbar, und die meisten können auch nicht mehrfach recycelt werden. Die meisten Kunststoffe, die vom Konsumenten entsorgt werden – wie die Verpackungen von Lebensmitteln oder Margarine- und Joghurtbecher – gelten bei herkömmlichen mechanischen Recyclingverfahren als „nicht verwertbar“ und werden größtenteils verbrannt oder auf Deponien entsorgt.
Dieser Kunststoff, Polypropylen, wird selten recycelt. Besser bekannt als „Kunstharz-Code #5“, wird es in allen möglichen Produkten verwendet, von Shampooflaschen und Plastikbechern bis hin zu Autoteilen und medizinischen Geräten. Die Entfernung von Verunreinigungen, Farben und Gerüchen aus diesen Kunststoffen zur Wiederverwertung war traditionell teuer und kompliziert und führte oft zu schlechten Ergebnissen.
Der weit verbreitete Einsatz innovativer Recyclingtechnologien könnte eine geschlossene Kreislaufwirtschaft vom Materialentwicklung über die Trennung bis hin zur Wiederaufbereitung fördern und alten Kunststoffen neues Leben einhauchen. Chemische Recyclingtechnologien können die derzeitige mechanische Verarbeitung verbessern bzw. ersetzen. Dabei werden gebrauchte Kunststoffe mittels hoher Temperaturen, chemischer Reaktionen oder beidem in neue, neuwertige Kunststoffe, Brennstoffe oder andere Chemikalien oder Produkte umgewandelt.
Diese Technologien reduzieren die überwältigende Menge an nicht wiederverwertbaren Kunststoffen, die möglicherweise in die Umwelt gelangen könnten. Um Farben, Gerüche und andere Verunreinigungen aus dem gebrauchten Kunststoff zu entfernen, ist eine fortschrittliche Technologie erforderlich. Darüber hinaus kann die Automatisierung – wie die von Emerson angebotenen Dienstleistungen – eine wesentliche Rolle bei der Umwandlung von Altkunststoffen in neue Produkte spielen, um Abfall und Umweltverschmutzung zu reduzieren und die Kosten der Kunststoffproduktion zu senken.
Zwei Unternehmen veranschaulichen das Potenzial des Kunststoffrecyclings, indem sie neue Wege für die Verarbeitung von Polypropylen aufzeigen. PureCycle verwandelt Kunststoffe in reines, nahezu neuwertiges Polypropylen und führt dieses so in die Kunststoffwirtschaft zurück, während ReNew ELP gemischte Kunststoffe auf hochwertige Chemikalien und Öle reduziert – als Ausgangsmaterial für neue Anwendungen.
Die im US-amerikanischen Orlando ansässige Firma PureCycle Technologies nutzt eine innovative Technologie, um Abfälle in nahezu neues Polypropylen zu verwandeln, das demselben Verwendungszweck wieder zugeführt werden kann. Das von Procter & Gamble entwickelte Verfahren entfernt Farb-, Geruchs- und Verunreinigungsstoffe und verwandelt das recycelte Material in hochreines recyceltes Polypropylenharz mit neuwertigen Eigenschaften, so dass es für die Herstellung neuer Kunststoffprodukte verwendet werden kann.
„Recycelte Kunststoffe haben in der Regel eine graue Farbe, einen unangenehmen Geruch und enthalten Verunreinigungen, die nach Gesetzeslage bedenklich sind“, sagt John Layman, leitender F&E-Direktor für die Entwicklung nachhaltiger Materialien bei Procter & Gamble und Erfinder des von PureCycle verwendeten Lösungsmittelreinigungsverfahrens.
Laut Layman ist dies derzeit die einzige Technologie, die der Nachfrage nach besser recyceltem Polypropylen gerecht werden kann, was es zu einem Gewinn sowohl für PureCycle als auch für die Umwelt macht. „Verbraucher erwarten heute in zunehmendem Maße, dass die Produkte, die sie kaufen, umweltfreundlich sind“, sagt er. „Diese neue Technologie ist ein Gewinn für beide Seiten – sie fördert unsere innovativen Fähigkeiten und schützt gleichzeitig die Umwelt.“
Das Verfahren des britischen Unternehmens ReNew ELP geht noch einen Schritt weiter, indem es Polypropylen in seine chemischen Ausgangsstoffe zurückverwandelt. Das Unternehmen verwendet überkritischen Dampf, bei dem Wasser über seinen kritischen Punkt erhitzt und unter Druck gesetzt wird, so dass es sowohl die Eigenschaften einer Flüssigkeit als auch eines Gases aufweist. Dieser überkritische Dampf spaltet die polymere Kunststoffstruktur des geschredderten Materials und wandelt den schwer zu recycelbaren Kunststoff in neue Kohlenwasserstoffrohstoffe um, die zur Herstellung neuer Kunststoffe verwendet werden können.
Viele Kunststoffe, die vom Konsumenten entsorgt werden – wie kontaminierte Artikel oder flexible, mehrschichtige Kunststoffverpackungen – sind nach herkömmlichen mechanischen Recyclingmethoden nicht recycelbar und wären daher gute Kandidaten für das Verfahren von ReNew ELP. Denn das von Mura Technology entwickelte superkritische HydroPRS-Dampf- und Destillationssystem gibt den Kunststoffen die ursprünglichen Chemikalien und Öle zurück, aus denen sie hergestellt wurden. Zudem ist keine Trennung des Ausgangsmaterials erforderlich – alle Kunststoffe, ob verunreinigt oder nicht, können dem Prozess gemeinsam zugeführt werden.
Die Verringerung der durch Kunststoffe verursachten Umweltverschmutzung auf globaler Ebene erfordert einen beschleunigten Übergang zu neuen Verfahren, zusätzliche Innovationen und die Fähigkeit, ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen.
Diese neuen Verfahren beruhen auf fortschrittlicher Automatisierungstechnologie und Software, um skalierbare Produktionsmodelle zu schaffen. Deshalb hat ReNew ELP Emerson als Partner für digitale Automatisierung gewählt, um einen sicheren, effizienten und innovativen Prozess zu gewährleisten. Darüber hinaus wird das Unternehmen ReNew ELP mit den projekt- und betriebsbezogenen Methoden sowie einem Leit- und Sicherheitssystem versorgen, um den effizienten Betrieb der Anlagen und die Sicherheit der Mitarbeiter zu gewährleisten.
„Durch Umwandlung von Kunststoffen am Ende ihres Lebenszyklus in fossile Brennstoffe ersetzende Ausgangsstoffe verfügt ReNew ELP über das Potenzial, unnötige Einweg-Kunststoffprodukte zu eliminieren und die Rohstoffe für eine Kunststoff-Kreislaufwirtschaft herzustellen, wodurch eine Wertschöpfung erzielt wird, statt Abfälle zu erzeugen“, sagt Richard Daley, Geschäftsführer von ReNew ELP.
Das Unternehmen hat eine Lebenszyklusanalyse durch die Warwick Manufacturing Group veranlasst, um die Umweltauswirkungen und das Treibhauspotenzial (GWP) seines neuen Recyclingverfahrens zu ermitteln. Bei dieser Analyse wird auch ermittelt, welche CO2-Einsparungen sich ergeben, wenn Kunststoffabfälle nicht mehr verbrannt, sondern dem fortgeschrittenen Recycling zugeführt werden. Die ersten Ergebnisse sind ermutigend und deuten auf eine deutliche Reduzierung des Treibhauspotenzials hin.
„Durch gemeinsame Projektentwicklung, moderne digitale Lösungen und Lifecycle-Services wird Emerson ReNew ELP zu einer Lösung verhelfen, die nachhaltiges Handeln ermöglicht und unserer Ziele hinsichtlich Ressourcenschonung verwirklicht,“ sagt Roel Van Doren, Group President von Global Sales bei Emerson.
Die Verringerung der durch Kunststoffe verursachten Umweltverschmutzung auf globaler Ebene erfordert einen beschleunigten Übergang zu neuen Verfahren, zusätzliche Innovationen und die Fähigkeit, ehrgeizige Nachhaltigkeitsziele zu unterstützen. Fortschrittliche digitale Automatisierungstechnologien, wie sie Emerson anbietet, in Verbindung mit innovativem und kooperativem Projekt-Engineering können Unternehmen wie PureCycle und ReNew ELP dabei unterstützen, langfristige Lösungen zu schaffen, die sicher, zuverlässig und produktiv sind und sicherstellen, dass das Ergebnis gut für die Umwelt und den Gewinn ist. Die Kombination aus einem vertrauenswürdigen digitalen Partner und innovativer Technologie wird einen großen Teil der 170 Milliarden Pfund Polypropylen-Kunststoff, die jedes Jahr produziert werden, eindämmen und uns auf den Weg in eine bessere Zukunft bringen.
