PlastXnow erklärt  Chemisches Recycling: Neue Wege für Kunststoffabfälle 

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Kunststoffabfälle stellen Industrie und Gesellschaft vor große Herausforderungen. Chemisches Recycling ermöglicht, komplexe oder verschmutzte Kunststoffströme wieder in hochwertige Rohstoffe zu verwandeln. 

Kunststoffabfälle zu recyceln ist technisch und wirtschaftlich eine Herausforderung: In Deutschland werden aktuellen Erhebungen zufolge weniger als 40 Prozent recycelt. Das heißt auch, der Großteil wird noch immer verbrannt.

Es haben sich inzwischen verschiedene mechanische Kunststoffrecycling-Methoden und Sortierverfahren für Kunststoffabfälle entwickelt, die jedoch teilweise an technologische Grenzen stoßen. Dazu zählen zu stark verschmutzte Abfälle oder sehr komplexe Kunststoffe. Aber auch bei den Anwendungen stehen nicht alle potenziellen Märkte zur Verfügung, zum Beispiel Produkte mit Lebensmittelkontakt sowie Medizinprodukte.

Genau hier kommt das chemische Kunststoffrecycling ins Spiel. Dieser Artikel erklärt die wichtigsten Verfahren, ihre Vorteile und deren Rolle in einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft. 

Was ist chemisches Recycling?

Chemisches Recycling (auch rohstoffliches Recycling) ist ein Oberbegriff für Verfahren, bei denen Kunststoffabfälle nicht wie beim mechanischen Recycling einfach zerkleinert und umgeschmolzen werden. Stattdessen werden sie in ihre Grundbausteine (Monomere) zerlegt. Aus diesen können anschließend neue Kunststoffe, Rohstoffe oder Chemikalien hergestellt werden.

Welche Verfahren gibt es?

Der Begriff „Chemisches Recycling“ wurde in den letzten Jahren vor allem im Zusammenhang mit Verpackungsabfällen diskutiert. Meist war damit das Verfahren der Pyrolyse gemeint. Dabei verbergen sich hinter dem Begriff noch andere Recycling-Technologien, die sich von der Pyrolyse technisch teils stark unterscheiden.

Eine Übersicht verschiedener Recyclingverfahren für Kunststoffe. Quelle: nova-institute.eu, at www.renewable-carbon.eu/graphics

Zu den Hauptverfahren zählen neben der bereits genannten Pyrolyse sowohl die Solvolyse als auch die Gasifizierung. Diese wollen wir im folgenden Abschnitt kurz erklären:

• Bei der Pyrolyse wird Kunststoff unter hohen Temperaturen ohne Sauerstoff thermisch zersetzt. Dabei entstehen Öle, Gase und feste Rückstände (Koks/Asche), die als Rohstoffe weiterverwendet werden können. Die Pyrolyse ist vor allem in Deutschland die derzeit vorherrschende Technologie. 
• Die Solvolyse zerlegt Kunststoffe mithilfe eines Lösungsmittels in ihre Monomere oder Grundchemikalien zurückgeführt werden. Anders als bei der Pyrolyse wird hier nicht nur Hitze, sondern chemische Reaktionen genutzt, oft bei moderaten Temperaturen.
• Bei der Gasifizierung (Vergasung) werden die Kunststoffe bei sehr hohen Temperaturen mit kontrollierter Sauerstoffmenge in Synthesegas (Syngas) umgewandelt. Anders als beispielsweise bei der Pyrolyse wird hier eine geringe Menge Sauerstoff oder Wasserdampf eingesetzt, damit das Material nicht verbrennt, sondern gasförmig wird. Die Vergasung befindet sich Größtenteils noch im Pilotstadium und spielt derzeit kaum eine Rolle.

Daneben gibt es noch eine Reihe spezieller Verfahren, insbesondere im Bereich PET (Polyethylenterephthalat), einem häufig in Verpackungen und Flaschen verwendeten Kunststoff:

Vorteile chemisches Recycling

Chemisches Recycling bietet mehrere potenzielle Vorteile. Das gilt vor allem dort, wo mechanisches Recycling an seine Grenzen stößt.

• Verwertung stark verschmutzter oder gemischter Kunststoffabfälle: Viele Kunststoffabfälle (unter anderem Verbundmaterialien, Foliengemische, verschmutzte Verpackungen) können mechanisch kaum oder gar nicht recycelt werden. Chemisches Kunststoffrecycling kann solche Stoffströme dennoch nutzen.
• Herstellung von „neuwertigen“ Rohstoffen: Die Kunststoffe werden in Monomere oder chemische Rohstoffe zerlegt, die nahezu identisch zu fossilen Ausgangsstoffen sind. Dadurch können Produkte in Virgin-Quality entstehen, auch für anspruchsvolle Anwendungen.
• Kreislaufschließung für Kunststoffe: Stoffe, die sonst verbrannt würden, können wieder in die chemische Wertschöpfungskette zurückgeführt werden. Das spart Ressourcen und kann langfristig den Bedarf an Erdöl reduzieren.
• Potenzial zur CO₂-Einsparung: Je nach Verfahren und Energiequelle kann chemisches Recycling die CO₂-Bilanz verbessern, besonders wenn erneuerbare Energie genutzt wird oder wenn es Verbrennung (mit fossilen Emissionen) ersetzt.

Nachteile chemisches Recycling

Chemisches Recycling hat neben seinen Vorteilen auch deutliche Nachteile und Herausforderungen, die aktuell stark diskutiert werden. Die meisten Verfahren (Pyrolyse, Vergasung, Solvolyse) benötigen hohe Temperaturen und damit viel Energie. 

Ein weiterer Nachteil ist die bisher geringe industrielle Reife. Viele Anlagen befinden sich noch in Pilot- oder Demonstrationsphasen. Das liegt auch an den zum Teil sehr komplexen Anlagen, deren Bau und Betrieb mit erheblichen Kosten verbunden sind.

Kritiker bemängeln zudem, dass die Verfahren manchmal als Lösung für „jeglichen Plastikmüll“ dargestellt werden. Dabei ist chemisches Recycling nur für bestimmte Stoffströme sinnvoll. Außerdem wird die tatsächliche Kreislaufführung angezweifelt.

Für welche Kunststoffe eignen sich die Verfahren?

Chemisches Recycling eignet sich besonders für Kunststoffabfälle, die mechanisch schwer oder gar nicht recycelbar sind. Grundsätzlich können viele Kunststoffe chemisch recycelt werden, aber die Eignung hängt stark vom Verfahren und Verschmutzungsgrad ab.

Sehr gut eignet es sich für das Recycling von gemischten Kunststoffabfällen, etwa Foliengemische, Verbundwerkstoffe und Mischkunststoffe aus Haushaltsabfällen. Ebenso gibt es Anwendungen für Abfälle aus Polycarbonat (siehe Video), Polyethylen, Polypropylen, Polystyrol, Polyethylenterephthalat sowie Polyamide.

Wie jede Recycling-Innovation haben auch die chemischen Verfahren ihre Grenzen. Abfälle aus Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyurethane (PUR) lassen sich nur eingeschränkt damit aufbereiten. Besonders schwer machen es zu dem sehr stabile Hochleistungskunststoffe (zum Beispiel PTFE) sowie stark additivierte Materialien.

Einsatzgebiete & Branchen

Chemisches Recycling ist besonders interessant für Branchen und Anwendungen, bei denen hochwertiges Rezyklat benötigt wird oder schwer recycelbare Kunststoffabfälle anfallen:

Beispiel aus der Praxis: Wertvolles aus Windelabfällen

Gebrauchte Babywindeln und andere absorbierende Hygieneprodukte wie Slipeinlagen oder Inkontinenzprodukte sind aufgrund ihrer Materialzusammensetzung, wie superabsorbierende Polymere (SAP), Vlies sowie den biogenen und pharmazeutischen Rückständen schwer zu recyceln. In einem gemeinsamen Pilotprojekt haben Essity, BASF und die Technische Universität Wien Lösungen für das Recycling von gebrauchten Windeln untersucht. Das Mittel der Wahl: die Gasifizierung.

Die Ergebnisse seien vielsprechend und weisen den Weg für eine bessere Kreislaufnutzung von Hygieneprodukten. „Dieser Durchbruch zielt nicht nur auf einen bedeutenden Abfallstrom, sondern eröffnet auch Möglichkeiten für eine Kreislaufwirtschaft in der Chemie- und Hygieneindustrie. Diese skalierbare Lösung hat das Potenzial, die kommunale Abfallwirtschaft zu verändern“, heißt es in einer Pressemitteilung der BASF.

Die Zukunft des (chemischen) Recyclings

Das Kunststoffrecycling ist für Nachhaltigkeitsbestrebungen essenziell – insbesondere bei der Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe. Dabei sind sich Industrie und Politik bereits heute weitestgehend einig: Die Schlüsseltechnologie dafür ist der mechanische Weg. 

Das chemische Recycling kann jedoch als sinnvolle Ergänzung dienen. Bis dahin gilt es, wichtige Hürden zu nehmen. Sowohl die Technologien an sich als auch deren Wirtschaftlichkeit müssen weiter optimiert werden. Zudem bedarf es vom proportionalen Ansatz abweichender Massenbilanzansätze.

Zum Schluss: Gut zu wissen

Chemisches Recycling existiert seit Jahrzehnten. Bereits in den 1970er Jahren wurde an der Universität Hamburg von den Professoren Hansjörg Sinn und Walter Kaminsky Forschung im Bereich der Wirbelschichtpyrolyse betrieben. Bei dem von ihnen entwickeltem Hamburger Verfahren wird der Kunststoff in einem Wirbelschichtreaktor bei Temperaturen zwischen 300 °C und 900 °C unter Sauerstoffausschluss zersetzt.