Es wird erwartet, dass sich die Kunststoffproduktion bis 2050 verdoppeln wird. Ebenso wird erwartet, dass sich die Kunststoffemissionen aus Produktion und Entsorgung bis 2060 verdoppeln. Durch Kunststoffrecycling können sowohl produktions- als auch entsorgungsbedingte Emissionen durch die Rückführung von Kunststoffen reduziert werden, wodurch der Bedarf an Neukunststoffproduktion und umweltschädlichen Entsorgungsmethoden verringert wird.  

Der Industriestandard, das mechanische Recycling, ist unglaublich energieeffizient und weit verbreitet, weist jedoch mehrere wesentliche Mängel auf. Das mechanische Recycling ist rohstoffspezifisch, erfordert eine teure Sortierung (in den meisten Fällen werden nur PET, HDPE, PP, LDPE akzeptiert), kommt es häufig zu Fehlern aufgrund von Verunreinigungen und es entstehen minderwertige Produkte. 

Fortschrittliches Recycling, eine Reihe physikalisch-chemischer Reaktionen, die zum Abbau oder zur Extraktion von Polymeren aus Kunststoff eingesetzt werden, wurde entwickelt, um den Wert des Recyclings zu erhöhen und den Sortierbedarf zu verringern. Der Markt für fortschrittliches Recycling ist in den letzten fünf Jahren schnell gewachsen und hat einige der technischen Lücken beim mechanischen Recycling geschlossen, während er bei anderen nicht ausreicht. 

Innovationen im Kunststoffrecycling 

Zu den drei Haupttechnologien im fortgeschrittenen Recycling (ohne Vergasung und Cracken) gehören Pyrolyse, Depolymerisation und Lösungsmittelauflösung. Jeder Typ hat spezifische Stärken und Bereiche für Innovationen zur Verbesserung der Effizienz: 

• Pyrolyse: Ein thermischer Prozess, bei dem die chemischen Ketten von Kunststoffen in Kohlenwasserstoffe unterschiedlicher Länge zerlegt werden, die dann zu Kunststoff oder Kraftstoff veredelt werden. Bei dem Prozess entstehen auch Synthesegas und Kohle, die als Nebenprodukte oder Brennstoffe vermarktet werden. Es gibt verschiedene Formen der Pyrolyse, die eine klare technologische Definition und den Grad der Technologiereife erschweren. Allerdings scheint die katalytische Pyrolyse am besten geeignet zu sein, sich zu einem kommerziell realisierbaren Prozess zu entwickeln, bei dem sowohl Kunststoff als auch Kraftstoff als potenzielle Produkte dienen können. 
   
• Depolymerisation: Mehrere Prozesse fallen in diese Kategorie. Sie nutzen im Allgemeinen eine chemische Zwischenreaktion, um PET-Polymere in Monomere aufzuspalten, die dann zu Kunststoff und Textilien repolymerisiert werden. Die zunehmende technische Spezifität verbessert die Materialrückgewinnung und die Prozesseffizienz, z Jeplan's Glykolyse oder Kohlenhydrate' Biokatalyse. Aktuelle Experimente konzentrieren sich darauf, Polymerketten intakter zu halten als Monomere, um neue Märkte für die Chemikalienabnahme zu erschließen und die Energiekosten für die Repolymerisation zu senken. 
   
• Lösungsmittelauflösung: Durch die Anwendung spezifischer chemischer Lösungsmittel auf Kunststoffabfälle können Recycler gezielt Polymere extrahieren, Verunreinigungen wie Klebstoffe entfernen oder derzeit nicht wiederverwertbare Abfälle wie Elektronikschrott (WEEE) recyceln. Die Hauptinnovation hier ergänzt einen Schlüsselmarkt: Verpackungskunststoff. Durch den Einsatz von Entscheidungsalgorithmen und der lösungsmittelorientierten Rückgewinnung und Ausfällung (STRAP) können Recycler mehrere Schichten reiner Polymere aus Verpackungskunststoff extrahieren (ungefähr 44 % der gesamten jährlichen Kunststoffproduktion). 

Von diesen Technologien sind bei ordnungsgemäßer Prozessführung der Energiebedarf und die negativen Auswirkungen auf die Umwelt (von der intensivsten bis zur geringsten): Pyrolyse, Depolymerisation und Lösungsmittelauflösung. Dennoch bleibt die Lösungsmittelauflösung die am wenigsten kommerzialisierte Technologie, während Pyrolyse und Depolymerisation rasch kommerzialisiert wurden.  

Durch die Pyrolyse entstehen nach der Raffinierung Kohlenwasserstoffe in Kraftstoffqualität, die sich gut in die Öl- und Gasproduktion integrieren lassen. Ebenso ist die Depolymerisation die einzige kommerziell realisierbare Möglichkeit, PET in Lebensmittelqualität zu recyceln und sich damit eine spezifische Nische in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie zu erschließen. Ein Grund für den langsamen Fortschritt der Lösungsmittelauflösung ist die Notwendigkeit, Lösungsmittel nach ihrer Verwendung zurückzugewinnen. Ohne dies ist die Recyclingtechnik nicht rentabel. 

Kunststoff-Recycling-Innovatoren im Rampenlicht 

• Makrozyklus ist ein neuartiger chemischer Recycler, der sowohl Elemente der Lösungsmittelauflösung als auch der Depolymerisation für das Kunststoff-Upcycling nutzt. Sie bewahren den maximalen Wert und reduzieren gleichzeitig den Energiebedarf durch den Erhalt chemischer Strukturen. Das Unternehmen stieg in den Textilmarkt für PET-Kunststoffflaschen ein, um dort Fuß zu fassen und gleichzeitig grundlegende Upcycling-Produkte zu erforschen. 
   
• Plastische Energie ist ein Mikrowellenpyrolyse-Recycler, der sich auf PE und PP zu Kunststoff- und Kraftstoffwegen konzentriert. Das Unternehmen etablierte sich in Europa mit mehreren Öl- und Gasgiganten als Abnahmepartnern, bevor es nun Anlagen in den USA und Asien koordinierte. 
   
• Jeplan ist ein PET-Depolymerisationsunternehmen, das speziell die Glykolyse nutzt, um PET aus Plastikflaschen und Textilien zu recyceln. Sie dominieren derzeit den asiatischen Depolymerisationsmarkt und haben beschlossen, keine neuen Anlagen außerhalb Asiens zu eröffnen, sondern sich stattdessen dafür zu entscheiden, ihre Depolymerisationstechnologie und Extraktionstechnologie zur Vermarktung von Alttextilien an europäische und amerikanische Recycler zu lizenzieren. 

Kunststoffrecycling-Trends und langfristige Aussichten 

Aus wirtschaftlicher Sicht ist Kunststoffrecycling teurer als die Produktion von Neukunststoff. Diesem Trend widersetzen sich gelegentlich bestimmte Kunststoffe wie PET, wenn die Ölvorräte stärker eingeschränkt sind. Im Allgemeinen wurden durch die Depolymerisation und das mechanische Recycling von PET jedoch durchschnittlich 10 % Kostenvorteile im Vergleich zu Neukunststoffen erzielt. Das PET-Modell wird auf dem Weg zur kommerziellen Reife eng durch die Lösungsmittelauflösung nachgeahmt.  

Ein möglicher Weg sowohl für die Depolymerisation als auch für die Lösungsmittelauflösung ist die Kombination mit mechanischem Recycling. Durch die Auflösung von Lösungsmitteln können Verunreinigungen aus mechanisch recyceltem Kunststoff entfernt werden, was Fehlfunktionen verringert und die Reinheit des Kunststoffs erhöht. Es kann auch als Nachbehandlung verwendet werden, um Zielpolymere aus pelletiertem Mischkunststoff zu extrahieren. Ebenso können die PET-Nebenströme aus dem mechanischen Recycling durch Depolymerisation behandelt werden, um die PET-Extraktion zu maximieren und so die Rentabilität zu verbessern. 

Die Pyrolyse wird im nächsten Jahrzehnt zumindest das fortgeschrittene Recycling dominieren. Obwohl die Herstellung von recyceltem Kunststoff energieineffizient ist, ist die Pyrolyse die einzige Lösung, die heute zum Recycling von Kunststoff eingesetzt werden kann. Beim mechanischen Recycling ist dies nicht möglich. Aus diesem Grund sollte die Pyrolyse als Übergangstechnologie für das Kunststoffrecycling betrachtet werden. Interessanterweise sind Öl- und Gasunternehmen die Haupttreiber für die Erhöhung der Pyrolysekapazität und werden voraussichtlich den Großteil des Pyrolyseöls als Kraftstoffersatz verwenden.  

Die Kunststoffrecyclingindustrie hat auch mehrere andere interessante Branchen angezogen. Chemiehersteller wie LyondellBasell und SK verteilen ihre Investitionen auf mechanisches Recycling, Pyrolyse, Depolymerisation und Lösungsmittelauflösung und signalisieren damit Interesse an den unterschiedlichen Endprodukten jedes Prozesses. Verbraucherverpackungsunternehmen wie Coca-Cola und Nestle investieren tendenziell in Depolymerisation und Lösungsmittelauflösung, um direkt in das Verpackungsrecycling einzusteigen. Schließlich haben Abfallwirtschaftsgiganten wie Republic Services und WM still und leise regionale Recyclingzentren aufgebaut, die Recycler umgehen und von ihrem monopolisierten Zugang zu Abfällen profitieren. 

Letztendlich weist jeder Prozess sowohl heute als auch in Zukunft erhebliche Nachteile auf. Allerdings haben die Lösungsmittelauflösung, das mechanische Recycling und die Depolymerisation eindeutige Vorteile für die Umwelt, indem sie die durch Kunststoffe verursachte Umweltverschmutzung verringern, und bieten gleichzeitig ein ergänzendes kommerzielles Potenzial.  

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• Quelle: https://www.cleantech.com/where-plastic-recycling-innovation-is-today/