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20.07.2021

Pilotprojekt zum Closed-Loop-Recycling von Einweg-Gesichtsmasken

  • Kunststoffe im Kreislauf halten: Fraunhofer, SABIC und Procter & Gamble kooperieren

Der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE und das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT haben ein innovatives Recyclingverfahren für Altkunststoffe entwickelt. Das Pilotprojekt, an dem auch SABIC und Procter & Gamble beteiligt sind, soll zeigen, dass Einweg-Gesichtsmasken für das sogenannte Closed-Loop-Recycling geeignet sind.

Der Übergang von einer Linear- zu einer Kreislaufwirtschaft in der Kunststoffproduktion kann dann gelingen, wenn die beteiligten Akteure und Akteurinnen zusammenarbeiten. Der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE bündelt die Kompetenzen von sechs Fraunhofer-Instituten und setzt auf eine enge Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie.

  • Kunststoffe im Kreislauf halten: Fraunhofer, SABIC und Procter & Gamble kooperieren

Der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE und das Fraunhofer Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT haben ein innovatives Recyclingverfahren für Altkunststoffe entwickelt. Das Pilotprojekt, an dem auch SABIC und Procter & Gamble beteiligt sind, soll zeigen, dass Einweg-Gesichtsmasken für das sogenannte Closed-Loop-Recycling geeignet sind.

Der Übergang von einer Linear- zu einer Kreislaufwirtschaft in der Kunststoffproduktion kann dann gelingen, wenn die beteiligten Akteure und Akteurinnen zusammenarbeiten. Der Fraunhofer Cluster of Excellence Circular Plastics Economy CCPE bündelt die Kompetenzen von sechs Fraunhofer-Instituten und setzt auf eine enge Zusammenarbeit mit Partnern aus der Industrie.

Durch den Transfer von wissenschaftlichen Erkenntnissen in die Wirtschaft, Gesellschaft und Politik zählt das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT zu den Vorreitern beim nachhaltigen Umgang mit Energieträgern und Rohstoffen. Gemeinsam mit verschiedenen Partnern und Partnerinnen erforschen und entwickeln die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am Fraunhofer UMSICHT spannende Produkte, Prozesse und Dienstleistungen zum Thema Nachhaltigkeit.  

Das Fraunhofer-Institut UMSICHT, SABIC und Procter & Gamble (P&G) arbeiten im Rahmen eines innovativen Pilotprojekts zur Kreislaufwirtschaft zusammen, das die Möglichkeiten zur Rückführung von Einweg-Gesichtsmasken in den Verwertungskreislauf aufzeigen soll.

Die milliardenfache Verwendung von Einweg-Gesichtsmasken zum Schutz vor dem Coronavirus birgt große Gefahren für die Umwelt, insbesondere wenn die Masken in der Öffentlichkeit, z.B. in Parks, bei Open-Air-Veranstaltungen oder an Stränden, gedankenlos weggeworfen werden. Neben der Herausforderung, eine nachhaltige Lösung für derart große Mengen unverzichtbarer Hygieneartikel zu finden, bedeutet die bloße Entsorgung der gebrauchten Masken auf Mülldeponien oder in Verbrennungsanlagen einen Verlust an wertvollem Rohstoff, mit dem sich neue Materialien herstellen ließen.

»Vor diesem Hintergrund haben wir untersucht, wie gebrauchte Gesichtsmasken wieder zurück in die Wertschöpfungskette der Maskenproduktion gelangen könnten«, so Dr. Peter Dziezok, Director R&D Open Innovation bei P&G. »Doch für eine echte Kreislauflösung, die sowohl nachhaltige als auch wirtschaftliche Kriterien erfüllt, braucht es Partner. Deshalb haben wir uns mit den Expertinnen und Experten vom Fraunhofer CCPE und Fraunhofer UMSICHT sowie den Technologie- und Innovations-Fachleuten von SABIC zusammengetan, um Lösungen zu finden.«

Im Rahmen des Pilotprojekts sammelte P&G an seinen Produktions- und Forschungsstandorten in Deutschland gebrauchte Gesichtsmasken von Mitarbeitenden und Besuchenden ein. Auch wenn diese Masken immer ordnungsgemäß entsorgt werden, fehlte es doch an Möglichkeiten, diese effizient zu recyceln. Um hierbei alternative Herangehensweisen aufzuzeigen, wurden extra dafür vorgesehene Sammelbehälter aufgestellt und die eingesammelten Altmasken an Fraunhofer zur Weiterverarbeitung in einer speziellen Forschungspyrolyseanlage geschickt.

»Einmal-Medizinprodukte wie Gesichtsmasken haben hohe Hygieneanforderungen, sowohl in Bezug auf die Entsorgung als auch hinsichtlich der Produktion. Mechanisches Recycling wäre hier keine Lösung«, erklärt Dr. Alexander Hofmann, Abteilungsleiter Kreislaufwirtschaft am Fraunhofer UMSICHT. »Unser Konzept sieht zunächst die automatische Zerkleinerung und anschließend die thermochemische Umwandlung in Pyrolyseöl vor.

Unter Druck und Hitze wird der Kunststoff bei der Pyrolyse in molekulare Fragmente zerlegt, wodurch unter anderem Rückstände von Schadstoffen oder Krankheitserregern wie dem Coronavirus zerstört werden. Im Anschluss können daraus neuwertige Rohstoffe für die Kunststoffproduktion gewonnen werden, die zudem die Anforderungen an Medizinprodukte erfüllen«, ergänzt Hofmann, der auch Leiter der Forschungsabteilung Advanced Recycling am Fraunhofer CCPE ist.

Das Pyrolyseöl wurde im nächsten Schritt an SABIC weitergereicht, wo es als Ausgangsmaterial für die Herstellung von neuwertigem Polypropylen (PP) zum Einsatz kam. Das Polymer wurde nach dem allgemein anerkannten Massenbilanz-Prinzip hergestellt, bei dem das alternative Ausgangsmaterial im Produktionsprozess mit fossilen Rohstoffen kombiniert wird. Das Massenbilanz-Prinzip gilt als wichtige Brückenlösung zwischen der heutigen Linearwirtschaft und der nachhaltigeren Kreislaufwirtschaft der Zukunft.

»Das in diesem Pilotprojekt gewonnene, hochwertige zirkuläre PP-Polymer zeigt deutlich, dass Closed-Loop-Recycling durch die aktive Zusammenarbeit von Akteuren aus der gesamten Wertschöpfungskette erreicht werden kann«, betont Mark Vester, Global Circular Economy Leader bei SABIC. »Das Kreislaufmaterial ist Teil unseres TRUCIRCLE™-Portfolios, mit dem wertvolle Altkunststoffe wiederverwertet und fossile Ressourcen eingespart werden sollen.«

Mit der abschließenden Lieferung des PP-Polymers an P&G, das dort zu Faservliesstoffen verarbeitet wurde, schloss sich der Kreis. »Durch dieses Pilotprojekt konnten wir besser beurteilen, ob der Kreislaufansatz auch für Kunststoffe, die bei der Herstellung von Hygiene- und Medizinprodukten zum Einsatz kommen, geeignet wäre«, so Hansjörg Reick, Senior Director Open Innovation bei P&G. »Natürlich muss das Verfahren noch verbessert werden. Die bisherigen Ergebnisse sind jedoch durchaus vielversprechend.«

Das gesamte Kreislaufprojekt – von der Einsammlung der Gesichtsmasken bis hin zur Produktion – wurde innerhalb von nur sieben Monaten entwickelt und umgesetzt. Der Einsatz innovativer Recyclingverfahren bei der Verarbeitung anderer Materialien und chemischer Produkte wird im Fraunhofer CCPE weiter erforscht.

(c) Messe Frankfurt GmbH
13.07.2021

Messe Frankfurt strebt 500 Millionen Euro Umsatz in 2022 an

Die Messe Frankfurt ist für einen Restart gerüstet. „Wenn sich die Pandemielage immer weiter verbessert, sind wir zuversichtlich, dass wir in 2022 wieder in allen Bereichen voll durchstarten können. Wir streben einen Umsatz über 500 Millionen Euro an“, sagte Wolfgang Marzin, Vorsitzender der Geschäftsführung der Messe Frankfurt, auf der Unternehmenspressekonferenz Ende Juni 2021.

„Unsere Messen, Kongresse und Events sind zentrale Elemente im internationalen Wirtschaftsgefüge und speziell in Frankfurt und der Region wesentliche ökonomische Lebensadern“, hob der Aufsichtsratsvorsitzende der Messe Frankfurt, Oberbürgermeister Peter Feldmann, hervor. „Ich bin fest davon überzeugt, dass es der Messe Frankfurt nach dem Abklingen der Pandemie gelingen wird, an der Spitze der internationalen Messewirtschaft mitzuspielen.“

Die Messe Frankfurt ist für einen Restart gerüstet. „Wenn sich die Pandemielage immer weiter verbessert, sind wir zuversichtlich, dass wir in 2022 wieder in allen Bereichen voll durchstarten können. Wir streben einen Umsatz über 500 Millionen Euro an“, sagte Wolfgang Marzin, Vorsitzender der Geschäftsführung der Messe Frankfurt, auf der Unternehmenspressekonferenz Ende Juni 2021.

„Unsere Messen, Kongresse und Events sind zentrale Elemente im internationalen Wirtschaftsgefüge und speziell in Frankfurt und der Region wesentliche ökonomische Lebensadern“, hob der Aufsichtsratsvorsitzende der Messe Frankfurt, Oberbürgermeister Peter Feldmann, hervor. „Ich bin fest davon überzeugt, dass es der Messe Frankfurt nach dem Abklingen der Pandemie gelingen wird, an der Spitze der internationalen Messewirtschaft mitzuspielen.“

Vorausgesetzt, die Pandemielage und die behördlichen Vorgaben lassen es zu, sollen in der zweiten Jahreshälfte auch am Heimatstandort wieder Veranstaltungen organisiert werden. Seit Beginn der Pandemie im März 2020 war es so gut wie nicht möglich, in Deutschland Umsatz zu generieren. Außerhalb Deutschlands konnte die Messe Frankfurt Veranstaltungen nur bedingt realisieren, wie in China. Das jahrzehntelange Wachstum der Unternehmensgruppe wurde damit abrupt ausgebremst. Seitdem steuert die Messe Frankfurt den Konzern liquiditätsorientiert mit einem flexiblen, aber straffen Kostenplan. Betriebsbedingte Kündigungen sind auch weiterhin nicht vorgesehen.

„Trotz strenger Einsparungen dürfen wir Dank des Rückhalts unserer Gesellschafter, der Stadt Frankfurt und dem Land Hessen, auch in Zeiten wie diesen Chancen ergreifen und antizyklisch investieren. Die finanzielle Absicherung der Messe Frankfurt ist mittels Fremdkapitalaufnahme und mit einem Gesellschafterdarlehen für das laufende Geschäftsjahr und bis weit in das Jahr 2022 gegeben“, sagte Marzin.

Nach Vorlage des finalen Finanzberichts für das Geschäftsjahr 2020 beträgt der Konzernumsatz rund 257 Millionen Euro (2019: rd. 736 Mio. Euro). Mit einem Konzernjahresfehlbetrag in Höhe von rund 122 Millionen Euro ist das Ergebnis weit entfernt von den Konzernjahresüberschüssen der Vorjahre (2019: rd. 50 Mio. Euro). Auch das laufende Geschäftsjahr werde noch zu einem wirtschaftlichen Rückgang bei allen finanziellen Leistungsindikatoren führen.

Trotz erschwerter Bedingungen fanden im abgelaufenen Geschäftsjahr 153 Veranstaltungen statt, darunter 46 Messen und Ausstellungen (2019: 155) mit mehr als 33.000 (2019: 99.246) ausstellenden Unternehmen und 1,2 Millionen Besucher*innen.

„Die zwangsweise vollständige Verlagerung von Veranstaltungen in den digitalen Raum hat die Wichtigkeit von physischen Begegnungen in ihrer Funktion für den Geschäftserfolg verdeutlicht“, resümierte Marzin. Und Detlef Braun, Geschäftsführer der Messe Frankfurt, ergänzt: „Der digitale Alltag, der Austausch auf Distanz, der uns seit über einem Jahr begleitet, hat bei vielen zu einer gewissen digital Fatigue geführt. In der Gesamtbetrachtung unserer Veranstaltungen werden hybride Events weiterhin einen wichtigen Part spielen und zu einem Mehrwert für die Branchen beitragen.“ Prognosen, wohin der Bedarf an digitalen und hybriden Formaten tatsächlich gehe, seien heute nicht valide zu treffen. „Sie werden eher evolutionärer, aber dauerhafter Natur sein, mit Sprüngen bei der Integration sinnvoller digitaler Elemente. Aspekte von Nachhaltigkeit, wachsendes Umweltbewusstsein und die Erfahrungen im digitalen Austausch werden – wie übrigens bereits in den Jahren vor Corona – zu veränderten Verhaltensweisen führen“, ist Marzin überzeugt.

Für das dritte und vierte Quartal des laufenden Geschäftsjahres plant die Messe Frankfurt Veranstaltungen als digitale, hybride sowie haptische Formate. So fand die Premierenveranstaltung der Frankfurt Fashion Week unter dem Label Frankfurt Fashion Week (FFW) Studio digital statt. „Gemeinsam mit allen Beteiligten mussten wir uns im April für eine rein digitale Veranstaltung entscheiden. Mit einem erwarteten Internationalitätsgrad von 80 Prozent wäre eine physische Veranstaltung aufgrund der weiter volatilen Pandemielage nicht machbar gewesen“, betonte Braun. Die Automechanika Frankfurt Digital Plus wird im September nach dem Prinzip „Plug & Play“ an den Start gehen. „Wir haben ein hybrides Konzept entwickelt, das eine komprimierte physische Ausstellung beinhaltet und gleichzeitig allen Teilnehmern ermöglicht, sich international digital zu präsentieren und zu vernetzen“, erläuterte Braun das Konzept. 2022 soll die Automechanika wieder ihren ursprünglichen Turnus in den geraden Jahren aufnehmen. Erstmals wird die Hypermotion parallel zur Automechanika stattfinden. Mit der Nordstil im Juli in Hamburg geht die erste Präsenzveranstaltung der Messe Frankfurt in Deutschland an den Start.

In Frankfurt setzen für das zweite Halbjahr rund 70 geplante Gastveranstaltungen ebenfalls wichtige Impulse für einen Aufbruch am Heimatstandort, darunter Messen wie beispielsweise Franchise Expo, White Label World Expo, Frankfurter Buchmesse und Food Ingredients & Health Ingredients Europe. „Wir freuen uns über die Vertragsverlängerung mit der DECHEMA“, so Uwe Behm, Geschäftsführer der Messe Frankfurt. Bis mindestens 2027 wird das Frankfurter Messegelände Austragungsort der ACHEMA, Weltforum und Internationale Leitmesse der Prozessindustrie, bleiben. „Die ACHEMA ist ein Beispiel für die Zukunft hochwertiger internationaler Veranstaltungen und die persönliche Begegnung und setzt ein wichtiges Signal für unseren Standort“, betonte Behm.

„Auch in herausfordernden Zeiten investiert die Messe Frankfurt in ihre Zukunft und in den Ausbau ihres Portfolios. Seit 2020 sind weltweit 23 Veranstaltungen neu hinzugekommen. Dazu zählt beispielsweise im laufenden Geschäftsjahr die Cross Border E-Commerce Fair in Shenzhen, die erste ihrer Art in China. Stärker engagieren wird sich die Unternehmensgruppe zudem in Tianjin, in Nordchina. Die Stadt liegt im Zentrum der Circum-Bohai Sea Economic Zone, ist von ihrer wirtschaftlichen Bedeutung mit der Greater Bay Area und dem Yangtze River Delta vergleichbar und soll ein neuer globaler Messestandort werden“, berichtete Oberbürgermeister Feldmann abschließend.

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06.07.2021

»Waste4Future«: Vom Abfall zum Rohstoff - Kunstoff-Recycling

Fraunhofer Institute ebnen neue Wege

Eine nachhaltige Gesellschaft mit klimaneutralen Prozessen benötigt erhebliche Anpassungen in den Wertschöpfungsketten, die nur durch Innovationen möglich werden. Sieben Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft bündeln im Leitprojekt »Waste4Future« ihre Kompetenzen, um neue Lösungen für dieses Ziel zu entwickeln, von der Rohstoffbasis über die Stoffströme und Verfahrenstechnik bis zum Ende des Lebenszyklus eines Produkts. Insbesondere wollen sie die Energie- und Ressourceneffizienz beim Einsatz von Kunststoffen erhöhen und somit den Weg ebnen für eine Chemieindustrie, die weniger fossile Rohstoffe benötigt und weniger Emissionen verursacht.

Fraunhofer Institute ebnen neue Wege

Eine nachhaltige Gesellschaft mit klimaneutralen Prozessen benötigt erhebliche Anpassungen in den Wertschöpfungsketten, die nur durch Innovationen möglich werden. Sieben Einrichtungen der Fraunhofer-Gesellschaft bündeln im Leitprojekt »Waste4Future« ihre Kompetenzen, um neue Lösungen für dieses Ziel zu entwickeln, von der Rohstoffbasis über die Stoffströme und Verfahrenstechnik bis zum Ende des Lebenszyklus eines Produkts. Insbesondere wollen sie die Energie- und Ressourceneffizienz beim Einsatz von Kunststoffen erhöhen und somit den Weg ebnen für eine Chemieindustrie, die weniger fossile Rohstoffe benötigt und weniger Emissionen verursacht.

Ohne Kunststoffe wie Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder Polystyrol (PS), die derzeit fast durchweg aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden, wären viele Alltagsprodukte und moderne Technologien undenkbar. Der im Kunststoff enthaltene Kohlenstoff ist dabei eine wichtige Ressource für die chemische Industrie. Wenn es gelingt, solche kohlenstoffhaltigen Bestandteile in Abfällen besser zu erkennen, besser zu verwerten und daraus wieder hochwertige Ausgangsmaterialien für die Industrie herzustellen, kann der Kohlenstoff im Kreislauf gehalten werden. Das reduziert nicht nur den Bedarf an fossilen Ressourcen, sondern auch die Umweltverschmutzung mit CO2-Emissionen und Plastikmüll. Zugleich verbessert sich die Versorgungssicherheit der Industrie, weil eine zusätzliche Kohlenstoffquelle erschlossen wird.

Im Leitprojekt »Waste4Future« sollen deshalb neue Möglichkeiten für das Recycling von Kunststoffen geschaffen werden, um den darin enthaltenen Kohlenstoff als »grüne« Ressource für die Chemieindustrie bereitzustellen. »Wir bahnen somit den Weg für eine Kohlenstoff-Kreislaufwirtschaft, in der aus Kunststoffabfällen wertvolle neue Basismoleküle gewonnen und Emissionen weitgehend vermieden werden: Der Abfall von heute wird zur Ressource von morgen«, sagt Dr.-Ing. Sylvia Schattauer, stellvertretende Leiterin des Fraunhofer-Instituts für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, das die Federführung für das Projekt hat. »Mit dem Know-how der beteiligten Institute wollen wir zeigen, wie das umfassende Recycling von kunststoffhaltigen Abfällen ohne Verlust von Kohlenstoff durch ineinandergreifende, vernetzte Prozesse möglich und schlussendlich auch wirtschaftlich ist.« Ergebnis des bis Ende 2023 laufenden Projekts sollen innovative Recyclingtechnologien für komplexe Abfälle sein, mit denen sich hochwertige Rezyklate gewinnen lassen.

Konkret geplant ist die Entwicklung eines ganzheitlichen, entropiebasierten Bewertungsmodells, das die bis dato prozessgeführte Recyclingkette zu einer stoffgeführten Kette reorganisiert (Entropie = Maß für die Unordnung eines Systems). Eine neuartig geführte Sortierung erkennt, welche Materialien und insbesondere welche Kunststofffraktionen im Abfall enthalten sind. Aufbauend auf dieser Analyse wird der Gesamtstrom getrennt und für die entstehenden Teilströme dann zielgerichtet entschieden, welcher Weg des Recyclings für diese spezifische Abfallmenge der technisch, ökologisch und ökonomisch sinnvollste ist. Was mittels werkstofflichen Recyclings nicht weitergenutzt werden kann, steht für chemisches Recycling zur Verfügung, stets mit dem Ziel des maximal möglichen Erhalts von Kohlenstoffverbindungen. Die thermische Verwertung kunststoffhaltiger Abfälle am Ende der Kette ist damit eliminiert.

Die Herausforderungen für Forschung und Entwicklung sind beträchtlich. Dazu gehören die komplexe Bewertung sowohl von Inputmaterialien als auch von Rezyklaten nach ökologischen, ökonomischen und technischen Kriterien. Das werkstoffliche Recycling gilt es zu optimieren, Verfahren und Technologien für die Schlüsselstellen der stofflichen Nutzung von Kunststofffraktionen müssen etabliert werden. Außerdem ist geeignete Sensorik zu entwickeln, die Materialien im Sortiersystem zuverlässig identifizieren kann. Dabei kommen auch Methoden des maschinellen Lernens zum Einsatz, und es wird eine Verknüpfung mit einem digitalen Zwilling angestrebt, der die Eigenschaften der prozessierten Materialien repräsentiert.

Für die Entwicklung der entsprechenden Lösungen stehen die beteiligten Institute im engen Austausch mit Unternehmen aus der chemischen Industrie und Kunststoffverarbeitung, der Abfallwirtschaft, dem Recycling-Anlagenbau und dem Recycling-Anlagenbetrieb, um zielgerichtet den Bedarf der Industrie zu berücksichtigen und somit die Chancen auf eine schnelle Umsetzung der erzielten Ergebnisse zu erhöhen.

Am Fraunhofer-Leitprojekt »Waste4Future« sind folgende Einrichtungen beteiligt:

  • Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS (Federführung)
  • Fraunhofer-Institut für Zerstörungsfreie Prüfverfahren IZFP
  • Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
  • Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung IOSB
  • Fraunhofer-Institut für Hochfrequenzphysik und Radartechnik FHR
  • Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF
  • Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV
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29.06.2021

Nachhaltige Kreislaufwirtschaft: Polypropylen-Recycling aus Teppichabfällen

Teppichabfälle bestehen zu einem erheblichen Teil aus erdölbasiertem Polypropylen. Bislang sind sie jedoch nicht recycelbar; sie werden daher verbrannt oder deponiert. Über ein neuartiges Lösungsmittel lässt sich das Polypropylen aus Teppichabfällen in Primärqualität zurückzugewinnen – ohne merkliche Qualitätseinbußen. Auch in punkto Kosten ist das Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und seiner Partner durchaus konkurrenzfähig. Entwickelt wurde es im EU-Projekt »ISOPREP«.

Etwa 1,6 Millionen Tonnen Teppichabfälle fallen pro Jahr an – allein in der EU. Der Großteil davon wird deponiert oder verbrannt, denn Teppiche gehören zu den Verbundwerkstoffen, bei denen man mit einem rein mechanischen Recycling kaum weiterkommt. Doch damit gehen viele Ressourcen verloren, schließlich bestehen Teppichabfälle, die im Projekt ISOPREP behandelt werden, etwa zu einem Viertel aus dem erdölbasierten Kunststoff Polypropylen.

Teppichabfälle bestehen zu einem erheblichen Teil aus erdölbasiertem Polypropylen. Bislang sind sie jedoch nicht recycelbar; sie werden daher verbrannt oder deponiert. Über ein neuartiges Lösungsmittel lässt sich das Polypropylen aus Teppichabfällen in Primärqualität zurückzugewinnen – ohne merkliche Qualitätseinbußen. Auch in punkto Kosten ist das Verfahren des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP und seiner Partner durchaus konkurrenzfähig. Entwickelt wurde es im EU-Projekt »ISOPREP«.

Etwa 1,6 Millionen Tonnen Teppichabfälle fallen pro Jahr an – allein in der EU. Der Großteil davon wird deponiert oder verbrannt, denn Teppiche gehören zu den Verbundwerkstoffen, bei denen man mit einem rein mechanischen Recycling kaum weiterkommt. Doch damit gehen viele Ressourcen verloren, schließlich bestehen Teppichabfälle, die im Projekt ISOPREP behandelt werden, etwa zu einem Viertel aus dem erdölbasierten Kunststoff Polypropylen.

Teppich-Recycling: Neuartiges Verfahren macht´s möglich
Ein Forscherteam, dem auch das Fraunhofer IBP angehört, hat im EU-Projekt »ISOPREP« (siehe auch Logo) ein neuartiges Recycling-Verfahren entwickelt. »Mit diesem lässt sich erstmals Polypropylen aus Teppichabfällen zurückgewinnen – und zwar in Primärqualität«, sagt Maike Illner, Wissenschaftlerin am Fraunhofer IBP. Das wiedergewonnene Polypropylen kann also nicht nur für minderwertigere Produkte verwendet werden – man spricht dabei von »Down-Cycling« – sondern kommt mit seiner Qualität an die von neu hergestelltem Polypropylen heran. Es eignet sich somit auch für hochwertige Produkte.

Basis für das Verfahren ist ein besonderes Lösungsmittel, genauer gesagt ein ionisches Liquid. Besteht dieses aus den passenden Komponenten, löst es selektiv das Polypropylen aus den Teppichfasern heraus. Bevor das Expertenteam den Teppichabfällen mit dem Lösungsmittel zu Leibe rückt, werden diese gereinigt – dabei wird unter anderem möglichst viel des Teppichrückens abgetrennt– und zerkleinert. Die vorbehandelten Teppichabfälle kommen in einen Reaktor, in dem sie mit dem Lösungsmittel behandelt werden: Das Polypropylen wird selektiv im Lösungsmittel gelöst, was für eine effektive Abtrennung von Farbstoffen und anderen Additiven sorgt. Im größeren Labormaßstab mit mehreren Litern funktioniert das Verfahren bereits. Nun arbeitet das Konsortium daran, den Prozess auf eine Pilotanlage zu übertragen: Eine Tonne Teppichabfälle soll diese pro Tag recyclen können. Zum Projektende im März 2022 soll die Pilotanlage in Betrieb sein.

Kosten und Umweltwirkung
Doch ein Recyclingverfahren kommt nur dann zum großtechnischen Einsatz, wenn es kostenmäßig konkurrenzfähig ist. Das heißt in diesem Fall: Das recht teure ionische Liquid muss möglichst vollständig im Kreislauf geführt werden. »Liegen die Verlustraten bei einem Prozent oder darunter, hat der Prozess das Potenzial, hinsichtlich der Kosten mit der Neuherstellung von Polypropylen zu konkurrieren«, fasst Illner zusammen. »Das zeigt eine vorläufige ökonomische Analyse, die wir am Fraunhofer IBP durchgeführt haben.« Dazu untersuchten die Fraunhofer-Forscherinnen und -Forscher, welche Mengen an Material und Energie für den Prozess benötigt werden sowie was als Produkt wieder herauskommt, und errechneten die entsprechenden Kosten. Sie berücksichtigten in der ökonomischen Analyse zudem, wie sich die Kosten langfristig entwickeln könnten.

Die Ökologie des Teppich-Recyclings steht am Fraunhofer IBP im Fokus. Aufschluss gibt unter anderem die Lebenszyklusbetrachtung: Welche Emissionen beispielsweise entstehen beim Recyclingprozess? Auch hier gilt: Erreicht das Konsortium sein Ziel, die Verlustraten des Lösungsmittels auf ein Prozent und weniger zu senken, sind Primärenergiebedarf und Treibhausgasemissionen in einer ähnlichen Größenordnung wie die der Neuherstellung.

Auf andere Polypropylen-Abfallströme übertragbar
Zwar stehen Teppichabfälle im Blickpunkt des Projekts. Doch das entwickelte Verfahren kann deutlich mehr: Die Expertinnen und Experten gehen davon aus, dass es sich auf eine Vielzahl an Abfallströmen übertragen lässt, die Polypropylen enthalten und für das konventionelle Recycling ungeeignet sind. »Ein Beispiel sind Polypropylen-Produkte, die Farbstoffe und Additive enthalten«, konkretisiert Illner. »Bislang ist es schwierig, diese aus dem Kunststoff herauszulösen, so dass sich das recycelte Polypropylen nur für einen minderwertigeren Einsatz verwenden lässt.« Mit dem neuen Verfahren lässt sich das Polypropylen nicht nur von anderen Materialien, sondern auch von zugesetzten Farbstoffen und Additiven trennen und steht somit einer hochwertigen Anwendung zur Verfügung.

Dieses Projekt wird mit Mitteln aus dem Horizon 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm der Europäischen Union unter Grant Agreement Nr. 820787 gefördert.