Kunststoff-Rezyklate und Biopolymere als Rohstoff für Fasern und Folien

Im Rahmen des Fraunhofer-Cluster of Excellence Circular Plastics Economy (CCPE) stehen die Institute Fraunhofer IAP, IML, UMSICHT, IVV, ICT, IME, IOSB unter der Projektleitung des LBF vor dem Abschluss eines gemeinsamen Forschungsvorhabens, das zwei Schwerpunkte gesetzt hat:

1. Ist es möglich, unterschiedliche Abfallströme wieder aufbereiten und additivieren zu lassen, um daraus hochwertige Rezyklate herzustellen, aus denen ihrerseits Fasern und Folien produziert werden können, die zu konkurrenzfähigen Vliesen und Folien für Dachbahnen weiterverarbeitet werden können?
2. Lassen sich Fasern aus biobasierten Polymeren herstellen, die nicht nur zu Vliesstoffen versponnen werden können, sondern deren Abbau in der Umwelt einstellbar ist und gleichzeitig für die Umwelt kein Risiko darstellen?

Recycelte Kunststoffe wirtschaftlich sinnvoll gestalten

Gerade bei den Massenkunststoffen Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET) ist der Anteil an recycelten Kunststoffen in am Markt erhältlichen Produkten im Vergleich zu den Mengen an in Verkehr gebrachter Neuware noch ausbaufähig. Der Anteil biobasierter Polymere ist im Vergleich dazu noch geringer und auf wenige Anwendungen beschränkt. Insbesondere regulatorische Neuerungen, aber auch zunehmende Anfragen von Kundenseite sorgen für einen wachsenden Bedarf an nachhaltigeren Lösungen. Kunststoffrezyklate können weitere Verbreitung finden, sofern Compoundeuren und Endanwendern qualitativ hochwertigere Rezyklate zur Verfügung stehen. Trotz vieler angebotener Fraktionen aus den verschiedenen Sammelsystemen sind die Möglichkeiten der Weiterverwendung eingeschränkt, da Stör- und Fremdstoffe die Sortierung, Aufreinigung und Aufbereitung zum Rezyklat für die Recycler erschwert. Das führt dazu, dass Rezyklate entweder auf Grund qualitativer oder wirtschaftlicher Aspekte nicht mit Neuware konkurrieren können. Entwickelte Kunststoffe auf Basis nachwachsender Rohstoffe sind häufig noch nicht in großtechnischen Mengen verfügbar und durch ihre mechanischen Eigenschaften in der Anwendung oder durch ihre Abbaueigenschaften bei den End-of-Life Szenarien eingeschränkt.

Ganzheitliche Recycling-Prozesskette für PP, PET und Biopolymere zur Herstellung nachhaltiger Vliesstoffe und Geotextilien

Im kurz vor Abschluss stehenden Vorhaben wurde die gesamte Prozesskette für Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET), von der Sortierung aus bisher nicht hochwertig genutzten Stoffströmen über den Recyclingprozess (Solvolyse (Glykolyse) und lösemittelbasiertes Recycling), die anwendungsoptimierte Verbesserung der Rezyklatqualität über die Auswahl angepasster Additivierungspakete durch das Fraunhofer LBF bis hin zur Formgebung abgedeckt. Als Anwendungsszenario wurden gezielt Fasern für die Vliesherstellung (PET und PP) und Folien (PP) für die Herstellung von Dachunterdeckungen entwickelt. Bezüglich des Einsatzes von Biopolymeren fokussierte sich das Vorhaben auf Polylactid (PLA) und Polybutylensuccinat (PBS) zur Herstellung bioabbaubarer Geotextilien, die am Ende ihrer definierten Einsatzdauer einer definierten Abbaudauer unterliegen. Die Entwicklungsarbeiten sowohl für die Kunststoffrezyklate als auch für die Biopolymere, wurden von vorneherein durch Life Cycle Analysen (LCA) unterstützt. Für die Biopolymere wurden neben dem kontrollierten Abbau im Boden auch Untersuchungen in aquatischer Umgebung durchgeführt, die die ökotoxikologische Unbedenklichkeit der Neuentwicklungen überprüfen sollten.

Das Fraunhofer LBF brachte im Projekt seine Kompetenzen und langjährigen Vorerfahrungen bei Alterungs- und Bewitterungsuntersuchungen sowie bei der Entwicklung von Additivierungskonzepten ein. An die späteren Anwendungen werden im Hinblick auf die Stabilität und bei den Biopolymeren am Ende der Nutzungsphase auch auf den kontrollierten Abbau der Materialien besondere Anforderungen gestellt – unsere Abteilung Additivierung stellt sicher, dass diese erfüllt werden. So konnten wir darstellen, dass durch die Zugabe eines angepassten Additivsystems das Abbauverhalten von Biokunststoffen eingestellt werden kann. Zudem zeigte sich, dass die Additive keine negativen Auswirkungen auf die ökotoxikologischen Eigenschaften haben. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass qualitativ hochwertig aufbereitete Abfallströme durch eine Readdittivierung für die angedachten Anwendungen fit gemacht werden.

Als Fraunhofer-Institut legen wir großen Wert auf die Anwendungsnähe unserer F&E und arbeiten eng mit Partnern aus der Wirtschaft zusammen. Wir freuen uns daher über Interesse an unserem Vorhaben und noch mehr über ein aktives Zusammenarbeiten mit Partnern aus Industrie und Wirtschaft. Sprechen Sie uns gerne an!