Kleine Problemfresser Mikroben können mehrschichtige Kunststoffverpackungen recyceln

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K-Profile AG Innovationen in Kunststoff

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Mikrobielles Recycling könnte die Recyclingprobleme bei mehrschichtigen Kunststoffverpackungen lösen. Ein entsprechendes Projekt an der Universität Kassel und der Universität Hamburg soll das beweisen.

Für ein neues Forschungsprojekt arbeiten das Fachgebiet Ressourcenmanagement und Abfalltechnik und das Fachgebiet Kunststofftechnik der Universität Kassel sowie das Fachgebiet Mikrobiologie und Biotechnologie der Universität Hamburg an einem gemeinsamen Ziel, wie es heißt. Denn die dortigen Experten wollen mithilfe von mikrobiellem Recycling eine Methode entwickeln, die mehrschichtige Folien umweltverträglich wieder in ihre ursprünglichen Bestandteile zurückführt. Wenn das wie geplant klappt, können diese erneut für qualitativ hochwertige Anwendungen eingesetzt werden. Das Projekt wird von der Volkswagenstiftung mit knapp 1,2 Millionen Euro gefördert.

Mehrschichtfolien können derzeit nur downgecycelt werden

Der Hintergrund ist, dass der Übergang zu einer Kreislaufwirtschaft, in der Kunststoffe in ihrem wertvollsten Zustand erhalten werden sollen, dringend notwendig ist, um die vermutlich schädlichen Umweltauswirkungen der Kunststoffnutzung zu verringern. Und Folien sind einer der wichtigsten Anwendungsbereiche von Kunststoffen. In deutschen Haushalten bilden sie fast die Hälfte der Einweg-Kunststoffverpackungen. Insbesondere die besonders häufig in der Lebensmittelindustrie eingesetzten Mehrschichtfolien werden beim derzeit angewandten werkstofflichen Recycling als hinderlich betrachtet. Denn sie können nur zu minderwertigen Produkten weiterverarbeitet werden – Stichwort Downcycling. Wäre es jedoch möglich, diese Materialien mit hoher Qualität stofflich verwerten zu können, bestehe die Chance, auch Kunststofffolien in geschlossenen Materialkreisläufen zu führen.

Mikrobielles Recycling löst Energieprobleme der Kreislaufwirtschaft

Um dieses Ziel zu erreichen, verdeutlicht Prof. Dr. David Laner, Leiter des Fachgebiets Ressourcenmanagement und Abfalltechnik der Universität Kassel, die Notwendigkeit einer neuen innovativen Recyclingtechnologie: „Die derzeitigen mechanischen Recyclingverfahren für Kunststofffolien sind durch die Verschlechterung der Produkteigenschaften und uneinheitlichen Qualitäten nicht in der Lage, in großem Maßstab hochwertige Recyclingprodukte zu liefern.“ Eine andere Option stelle aber das chemische Recycling dar, das zwar auch für Kunststoffabfälle mit niedrigem Reinheitsgrad geeignet sei, jedoch durch die hohe Energieintensität und geringe Produktausbeute der unterschiedlichen Verfahren, die Kunststoffmaterialien in ihre Bestandteile zerlegten, als unattraktiver gelte. Deshalb stellen sich die am Projekt beteiligten Fachgebiete der Herausforderung, eine neue Recyclingmethode zu entwickeln, um auch mehrschichtige Kunststofffolien erneut zu hochwertigen Produkten zu verarbeiten, was durch mikrobielles Recycling geschehen soll.

Riskantes Projekt! Klappt es, atmet die Umwelt aber durchaus auf!

Demnach wollen die Experten eine neue und vor allem ökologisch optimale Recyclingtechnik für mehrschichtige Polyethylenfolien (PE-Folien) und Polyethylenterephthalat-Mehrschicht-Folien (PET) entwickeln, die über die enzymatische Depolymerisation – also das Knacken der Langketten – von PE und anschließender reaktiver Extrusion von kurzkettigen Bausteinen (Oligomeren) zu hochwertigen Recyclingprodukten führt. Denn PE sei in fast jeder mehrschichtigen Folie enthalten, aber bisher nicht enzymatisch entschlüsselt, wie etwa PET. Obwohl dieses Projekt aufgrund des völlig neuen Ansatzes riskant ist, könnte es den Weg für ein mehrschichtiges Recycling mit Fokus auf den mikrobiellen Abbau für technische Kunststoffe ebnen und dazu beitragen, die von der Europäischen Kommission festgelegten Recyclingziele zu erreichen, wie die Forscher glauben.

Auch das Automobilrecycling könnte durchaus profitieren

Die Projektergebnisse werden außerdem nicht nur für die Lebensmittel- und Verpackungsindustrie interessant sein, sondern auch für den Automobil- oder Textilsektor, auch wenn es sich dann nicht um Kunststofffolien handelt, wie die Forscher anmerken. Aber die große Vielfalt der in Autos verwendeten Kunststoffe, die Dominanz schwarzer Kunststoffe und die Vielfalt der Füllstoffe stellten eine große Herausforderung für herkömmliche mechanische Recyclingverfahren dar. Das könnte die Chance für das mikrobielle Recycling sein. Das Gleiche gilt für Textilien, für die die Vielfalt der Materialien das sogenannte Faser-zu-Faser-Recycling mit etablierten Methoden erschwert.

Das geförderte Projekt heißt „BioLoop: Micro-biologically enhanced material cycle for closing PE and PE-PET multilayer plastic foil Loops“ und hat eine Laufzeit von vier Jahren wird. Thematisch schließt das Projekt auch an die wissenschaftlichen Aktivitäten des Kasseler Forschungsclusters „BiTWerk – Biologische Transformation technischer Werkstoffe“ unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Thomas Niendorf und Prof. Dr.-Ing Hans-Peter Heim an.