Zielsetzung & Anlass

Durch die globale Klimaerwärmung und die damit verbundenen, aktuell weiter verschärften Klimaschutzziele gewinnt die nachhaltige und ressourcenschonende Produktion immer weiter an Bedeutung. Ein elementarer Bestandteil für die Ressourcenschonung ist das Recycling von Materialien als schließender Aspekt der Kreislaufwirtschaft, um die eingesetzten Ressourcen möglichst effizient und lange zu nutzen. So können Umweltbelastungen durch den Abbau primärer Rohstoffe und der Müllerzeugung deutlich vermindert werden. Von den ca. 107 Mio. Tonnen Abfällen, die jährlich in Produktion, Gewerbe und im Haushalt deutschlandweit anfallen, bestehen ca. 7 Mio. Tonnen aus Kunststoff. Von diesen werden aktuell nur 2 Mio. Tonnen pro Jahr recycelt, was gerade mal 28% der gesamten Kunststoffabfälle entspricht. Gründe für diese niedrige Recyclingrate sind vielfältig, gehen aber zu einem großen Teil auf die ca. 20-30% höheren Kosten für das Recycling von Kunststoffen im Vergleich zum Neuprodukt zurück. Der Recyclinganteil soll in Zukunft aber deutlich erhöht werden. Seitens der EU-Kommission im Rahmen des Aktionsplans zur Kreislaufwirtschaft sollen bis 2030 sämtliche Kunststoffverpackungen wiederverwertbar oder wirtschaftlich recycelt werden können.

Beim verbreiteten werkstofflichen Kunststoff-Recycling wird das Material zerkleinert, eingeschmolzen und anschließend werden Fremdkörper rausgefiltert, bevor über einen Extruder ein Kunststoffgranulat für die weitere Verarbeitung erzeugt wird. Durch die deutliche Steigerung der Recyclingmengen in den letzten Jahren erhöhen sich auch die Störstoffanteile, die rausgefiltert werden müssen. Die in der Vergangenheit verwendeten Drahtgewebebänder können (wirtschaftlich) Störstoffanteile bis 5% filtern. Aktuelles Recycling-Material hat deutlich größere Störstoffanteile bis zu 15%, die nur mit neuen lasergebohrten Filtern (Laserfilter) gefiltert werden können. Laserfilter haben aktuell aber noch eine Reihe von Nachteilen. Über einen Schaber werden die Störstoffe von dem Filter abgeführt, dabei wird aber auch die Filterscheibe mit abgeschabt. Dies führt zu einer unkontrollierten Vergrößerung der Bohrungsdurchmesser und damit Änderung der Qualität der gefilterten Kunststoffschmelze. Auch Verstopfungen der Filterscheibe sind häufig und führen zu großen Variationen in der Standzeit der Filter. Die Filtereinheiten haben zudem einen signifikanten Einfluss auf die Betriebskosten der Anlage, da sie die Druckdifferenz und damit den Energieverbrauch signifikant beeinflusst, durch die Standzeit der Filtereinheit die Anlagenverfügbarkeit bestimmt und ein häufiger Austausch hohe Beschaffungskosten bedeutet.

Ziel des Vorhabens ist daher die Entwicklung der Filtereinheit als Kernkomponente von Kunststoff-Recyclingmaschinen, um damit sowohl die Qualität der Kunststoffschmelze zu erhöhen als auch die Betriebskosten und den Energieverbrauch der Recyclingmaschinen zu reduzieren. Dies steigert die Konkurrenzfähigkeit von recycelten Kunststoffen im Vergleich zum Neuprodukt und soll den Kostennachteil vom Recyclingprozess kompensieren. Eine Steigerung des Recyclinganteils auf >50% wird dadurch mittelfristig ermöglicht. Auch Störstoffanteile von mehr als 15% sollen mit der Filtereinheit herausgefiltert werden können. Dies soll über ein Neudesign der Filtereinheit erreicht werden, um höhere Standzeiten der Filtereinheit bei gleichzeitig gesteigerter Filterqualität zu ermöglichen. In diesem Projekt wird ein grundlegend neues Konzept aus Laserfilter und Schaber als auch der Laserprozess untersucht und auf das Anforderungsprofil des Kunststoffrecyclings maßgeschneidert.
Eines der größten Kunststoffrecycling-Firmen in Europa wird die im Projekt neu entwickelten Filtersiebe im realen Betrieb testen. So kann bereits während des Projekts ein Test der Filter in Einsatzumgebung ermöglicht werden.