Chemisches Recycling von gemischten Kunststoffabfällen als ergänzender Recyclingpfad zur Erhöhung der Recyclingquote

Abstract

Kunststoffabfälle, speziell Verpackungsabfälle, liegen oft als Gemische mit hohem Verschmutzungsgrad vor. Die werkstoffliche Verwertung wird dadurch enorm erschwert, da die Sortierung und Reinigung dieser Fraktionen in vielen Fällen nicht ökonomisch sinnvoll oder technisch umsetzbar sind. Um diese Materialströme dennoch rohstofflich rezyklieren zu können, bietet das chemische Recycling eine vielversprechende Methode durch die Rückgewinnung von Einsatzstoffen für die Kunst- und Kraftstoffproduktion sowie für die petrochemische Industrie. Durch das Einwirken von Wärme, Katalysatoren und Lösungsmitteln werden dabei die Polymerketten in kürzere Einheiten bis hin zu Monomeren aufgespalten. Die dabei gewonnenen Kohlenwasserstoffe können dem Stoffkreislauf erneut zugeführt werden, um primäre Ressourcen zu ersetzen. Diese Technologien weisen eine hohe Toleranz gegenüber Störstoffen und Sortenunreinheiten auf und sind deshalb besonders attraktive Optionen für die Verwertung von verunreinigten Verpackungsabfällen. In den letzten 40 Jahren wurden hierzu verschiedene Ansätze zur Solvolyse und Pyrolyse mit und ohne Katalysator verfolgt, die zugrunde liegenden Mechanismen untersucht sowie zahlreiche Reaktorsysteme und Prozesswege entwickelt. Ein Überblick über die chemischen Grundlagen, die entwickelten Verfahren und deren Werdegang gibt Aufschluss über die Chancen und Problematiken des Feedstockrecyclings als ergänzende Maßnahme zum werkstofflichen Recycling. Weiters werden die neuesten Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten dargestellt, um den heutigen Entwicklungsstand und zukünftige Trends abzubilden und aufzuzeigen, dass das chemische Recycling eine potente Option zur Rückgewinnung von Rohstoffen und Schonung von Ressourcen darstellt.Waste plastics, especially packaging waste, arise as mixed fractions with high amounts of contaminants and impurities. To recycle these materials mechanically, costly sorting and purification is necessary, which is not always technical and economical feasible. Chemical or feedstock recycling provides a promising opportunity to recover these materials anyhow to obtain feedstock for the petrochemical industry, which can be processed to plastics again as well as to chemical commodities and fuels. To degrade the polymeric structure of the waste plastics to shorter hydrocarbons up to monomeric units, heat, catalysts and solvents can be applied. Depending on the specific technology, chemical recycling approaches have much higher tolerances towards mixed fractions and impurities and are capable to deal with contaminated and mixed packaging wastes. In the last 40 years, a broad range of technologies and processes were developed to realize chemical recycling for waste plastics. These technologies receive increased academic and industrial interest recently, due to increasing legal recycling rates and common awareness of plastics recycling. This review gives a comprehensive overview of the chemical fundamentals, developed processes and types of approaches as well as their opportunities and constraints. Furthermore, current developments in research and industry are summarized to point out recent activities in feedstock recycling as promising complementary option for waste plastics recycling.