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Recycling von Kunststoffverpackungen PET Getrnkeflaschen und andere Anwendungen
Dr. Frank Welle
Fraunhofer Institut frVerfahrenstechnik und Verpackung
9. BfR Forum Verbraucherschutz28. Oktober 2010, Berlin

Recycling von Kunststoffverpackungen
PET Verpackungsstruktur Alkoholfreie Getrnke in Deutschland
Steigerung von PET Einweg hauptschlich auf Kosten von Glas Mehrweg und Dose
PET Gesamt: 81% in 2009
Quelle: GfK
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10
20
30
40
50
60
70
80
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
Ma
rkta
nte
il [
%]
PET Einweg
PET Mehrweg
Pfli
chtp
fandZiel des "super-clean"
Recyclings ist dieRckfhrung des Recylatsin die PET Einwegflasche

Verpackungsrecycling
Kunststoff-Recyclat
AbfllerVerbraucher
KunststoffsammlungPfandsystem
Sortieren
Recylieren
Handel
Verpackungs-hersteller
KunststoffNeuware
Non-foodAnwendungen
"Closed loop Recycling"

PET RecyclingVoraussetzungen
PET Flaschen sind weltweit in groen Mengen am Markt
Sammelsysteme sind etabliert (Pfandsysteme, Kunststoffsammlungen)
PET ist kaum additiviert und meist nicht gefrbt
PET Flaschen sind nicht direkt bedruckt
Alle im Verpackungsbereich (food/non-food) eingesetzten Rohstoffe sind fr den Lebensmittelkontakt zugelassen
PET ist ein sehr inertes Polymer (wenig Wechselwirkung mit dem Fllgut)

Konventionelles PET Recycling Sammeln
Sortieren
Zerkleinern
Trennen
konventionelles Recycling
PfandsystemeKunststoffsammlungen
PET FlakesPET non-foodAnwendungen
"super-clean" RecyclingAnwendung in Lebens-mittelverpackungen
Konventionelles Recycling ist immer die Vorstufe des "super-clean" Recyclings!
Waschen
Polyolefine

Polyesterchemie
O O
O O
O
O
O
O
O
OHHO
O OHO OH
Terephthalsure Ethylengycol
H2O
Der Katalysator verbleibt nach der Herstellung im Polymer
Beim PET Recycling knnen gebrochene Ketten wieder verknpft werden!
OHHO
O O
KatalysatorEntfernen durchhohe Temperaturen und Vakuum
HO OH

HerstellungPET Neuware
Festphasen-kondensationPrpolymer
PET Neuware
180-230 C>6 hInertgasstrom
Schmelze-kondensation PET pellets
260 -280 C
VerfahrensschrittePET super-cleanRecycling
Entfernen von berschssigem Ethylenglycol und Wasser

PET "super-clean"RecyclingDekontamination Pellets
Extrudieren
KonventionellesRecycling
DekontaminierengewaschenerPET flakes rPET pellets
super-cleanPET pellets
>280 C1-4 minVakuum-entgasung
190-210 C4-20 hVakuum oder Inergasstrom
Prozess angelehnt an PET Neuware-Herstellung
Anhebung der Viskositt (Kettenverlngerung)
"super-clean" Recycling
Prozessoption 1

PET "super-clean" RecyclingDekontamination Flakes
Dekontaminieren
Extrudieren
Kurze Dekontaminationszeiten
Kaum Kettenverlngerung
Flakes schlecht mit PET Neuware (Granulat) verarbeitbar
gewaschenePET flakes
super-cleanPET flakes
190-210 CCa. 1 hVakuum oder Inertgasstrom
optional
Prozessoption 2

PET RecyclingKonzentrationsverteilungpotentieller Kontaminanten
Ko
nzen
trati
on
[mg
/kg
]
Schichtdicke [m]
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5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
250 260 270 280 290 300
initial
Ob
erf
lch
eP
ET
Fla
ke
Au
en
seit
eK
on
tam
inati
on
Schichtdicke Flake: 300 m
Knstliche Kontamination: 500 ppm Toluol, 7 d bei 55 C
sehr hohe Inertheit von PET
Durchschnittliche Kontamination: 630 ppm
Fazit: Ein PET flake ist nie homogen kontaminiert

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100
200
300
400
500
600
700
250 260 270 280 290 300
initial
5 min 180 C
15 min 180 C
PET RecyclingDekontamination Flakes
Ko
nzen
trati
on
[mg
/kg
]
Schichtdicke [m]
Ob
erf
lch
eP
ET
Fla
ke
Au
en
seit
eV
aku
um
sehr schnelle Dekontamination
aber kaum Viskositts-erhhung (keine Kettenverlngerung)
630 ppm
32 ppm19 ppm

0
100
200
300
400
500
600
700
250 260 270 280 290 300
initial
1 h 180 C
5 h 180 C
PET RecyclingDokontamination Pellets
Ko
nzen
trati
on
[mg
/kg
]
Schichtdicke [m]
Ob
erf
lch
eP
ET
Fla
ke
Au
en
seit
eV
aku
um
homogene Verteilung der Kontaminanten durch Aufschmelzen der Flakes
deutlich lngere Chargenzeiten bei pellets
Viskosittserhhung (Kettenverlngerung)
630 ppm
82 ppm
356 ppm

PET "super-clean" RecyclingDekontamination Flakes
Ko
nzen
trati
on
[mg
/kg
]
Schichtdicke [m]
Ablsen der obersten Polymerschicht
Ablsung von ca. 15 m der Oberflche (auf beiden Seiten)
10% des Polymers gehen verloren!
Keine Viskosittserhhung
Ob
erf
lch
eP
ET
Fla
ke
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
250 260 270 280 290 300
initial

PET "super-clean" RecyclingDepolymerisationder Oberflche
Oberflche depolymerisieren
ExtrudierengewaschenePET flakes
super-cleanPET flakes
Benetzen mit Natronlauge190-210 CCa. 3-5 hInergasstrom
optional
Prozessoption 3

PET "super-clean" RecyclingDepolymerisation zu Oligomeren
Depolymersieren
Festphasen-kondensation
Anhebung der Viskositt (Kettenvelngerung)
Maximal 30% Recyclatanteil
gewaschenerPET flakes
virginPrpolymer
recyclathaltigePET NeuwareZugabe von
Ethylenglycol260 -280 C
180-230 C>6 hInergasstrom
Schmelze-kondensation PET pellets
260 -280 C
Bypass Extruder
Prozessoption 4

PET "super-clean" RecyclingReinigungseffizienzen aus Challenge Tests
Reinigungseffizienz
leichtflchtige schwerflchtigeKontaminanten
pelletDekontamination >99% >99%
flakeDekontamination ca. 95%-99% ca. 80%-99%
partielle Depolymerisationder Oberflche nicht publiziert
partielle Depolymerisationzu Oligomeren >99% >99%
Quellen: Franz et al, Deutsche Lebensmittel-Rundschau, 1998, 94, 303-308; Franz, Welle, Deutsche Lebensmittel-Rundschau, 1999, 95, 424-427; Franz, Welle, Food Additives and Contaminants, 2002, 19, 502-511; Blanchard, Kunststoffe, 2003, 93, 145-148; Welle, Food Additives and Contaminants 2008, 25, 123-131
Reinigungseffizienzen trotz unterschiedlicher Prozesse sehr hnlich

PET Recycling Sammelmengen in Europa
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
2012
2013
2014
Jahr
Sa
mm
elm
en
ge
[1
00
0 t
]
10-20
% pr
o Jah
rCa 5
% pro J
ahr
Sammelmenge: 1 363 000 tExport: 223 000 tImport: 67 000 tVerlust: 302 000 t(Verschlsse, Etiketten, )
Bilanz 2009: 905 000 t(gewaschene PET Flakes)
Quelle: PETCORE/PCI

PET Recycling Sammelmengen nach Lndern
It alien
13%
Frankreich
11%
Rest Europa
33%
Deutschland
29%
Spanien
7%
UK
7%
Quelle: PETCORE/PCI
93.5%
41.7%
62.8%39.2%
32.1%
Norwegen: 90.5%Schweiz: 86.4%Island: 85.5%Dnemark: 81.8%Estland: 81.1%Niederlande: 80.0%::Griechenland: 11.3%
Rcklaufquote 2009Europaweit: 48.4%
Rcklaufquoten
20091 363 000 t

Fasern40%
Folien27%
Bnder 7%
Anderes 4%
Flaschen22%
PET RecyclateAnwendungsgebiete
2009905 000 t
Fasern62%
Folien16%
Flaschen7%
Anderes 5%Bnder
10%
Fasern57%
Folien16%
Flaschen15%
Anderes 4%Bnder
8%
2005
2001
Quelle: PETCORE/PCI
49% der PET Rec

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