PORez - Quantitative Molekularcharakterisierung von Polyolefin-Rezyklaten

Recycling ist zunehmend gesellschaftlich wie wirtschaftlich wichtig. Im Bereich des Kunststoffrecycling gewinnt vor allem das Recycling von Polyolefinabfällen an Bedeutung. Ein starkes Hemmnis, insbesondere für deren Upcycling, stellen jedoch unzureichende Informationen zum molekularen Aufbau und vorhandenen niedermolekularen Verunreinigungen dar. Dieses kann durch die 2-dimensionale Flüssigchromatografie ideal adressiert werden, wozu auf Rezyklate zugeschnittenen Methoden entwickelt werden müssen. Dieser Problemstellung nimmt sich das Fraunhofer LBF im Rahmen des IGF-Projekts PORez an.

Hochwertiges Kunststoffrecycling ducrh innovative Molekularanalyse

Die Verwertung von Polyolefinabfällen ist in Deutschland stark kmU getrieben. Derzeit wird ein großer Teil jedoch nur thermisch verwertet, während bei der stofflichen Verwertung Downcycling, also die Verwendung in minderwertigeren Artikeln (z.B. Abfallsäcke, Parkbänke) dominiert. Ein stärkeres Upcycling (Verwendung in gleich- oder höherwertigen Produktkategorien) wäre unter ökonomischen wie legislativen Gesichtspunkten dringend geboten. Hierbei besteht eine essenzielle Technologielücke jedoch in unzureichenden oder völlig fehlenden Informationen zum molekularen Aufbau von Polyolefinrezyklaten (PORez). Diese sind zwingend erforderlich für eine zielgerichtete Compound- und Produktentwicklung. Auch die Bestimmung niedermolekularer Verunreinigungen ist allenfalls eingeschränkt möglich.

HT-2D-LC: Hochauflösende Charakterisierung von Polyolefinrezyklaten

Um hier Abhilfe zu schaffen, entwickeln wir am LBF eine speziell auf Rezyklate zugeschnittene Methode zur Bestimmung von Molmassen- und Zusammensetzungsverteilung. Methodisch soll die 2-dimensionale Hochtemperatur-Flüssigchromatografie (HT-2D-LC) zum Einsatz kommen. Diese stellt eine der höchstentwickelten flüssigchromatografischen Methoden zur Charakterisierung von Polyolefinen dar. Sie verknüpft eine Trennung nach Zusammensetzung mit einer (mittelbaren) Trennung nach Molekulargewicht. Dadurch können entscheidende Informationen zu beiden Parametern und deren Abhängigkeit voneinander gewonnen werden. Einzelne Komponenten in komplexen Blends (insbesondere auch Verunreinigungen) werden so identifizier- und charakterisierbar.

Anwendbare Lösung für KMU

Nach Abschluss der Methodenentwicklung wird eine wirkungsvolle Methode zur Gewinnung der im Rahmen der Nutzung von PORez benötigten Informationen zur Verfügung stehen. Diese zu entwickelnde HT-2D-LC-basierte Methode zur Charakterisierung von PORez wird in kmU direkt anwendbar sein. Dazu werden bei der Methodenentwicklung insbesondere die Entwicklung von Protokollen zur repräsentativen Probennahme und -vorbereitung, die Anpassung der Methodenparameter an die Durchsatzanforderungen von kmU und der Umgang mit Nebenphasen adressiert. Die entwickelte Methode wird unter Verwendung von Realproben verfeinert und im Rahmen dessen wird ein Grundstock repräsentativer Daten (Zusammenhang molekularer Parameter mit Herkunft und Verarbeitungseigenschaften der PORez) für die Nutzung in kmU generiert. Abgerundet wird das Paket durch Best-Practice-Beispiele, um die Implementation der neuen Methode soweit möglich zu vereinfachen.