ResolVe

KALEH — Tue, 19 Dec 2017 15:41:57 +0000

ResolVe KALEH Di, 12/19/2017 - 16:41

Recycling von Polystyrol mittels rohstofflicher Verwertung

Der Übergang von einer Linear- zu einer Kreislaufwirtschaft ist angesichts von Klimawandel, Umweltverschmutzung, Bevölkerungswachstum und Ressourcenabhängigkeit sowohl ökologisch als auch ökonomisch erforderlich. Im Rahmen des Projektes „ResolVe“ wurde ein Logistik- und Anlagen-Konzept zur wirtschaftlichen Nutzung von Polystyrol-Abfällen als Rohstoff für hochwertige neue Kunststoffprodukte erstellt. Eine rohstoffliche Verwertung von Altkunststoffen, die in der Erzeugung neuer Polymere münden kann, ist die thermisch induzierte Depolymerisation. Hierbei wird das Polymer thermisch in niedermolekulare Substanzen wie Monomere und Oligomere gespalten. Gegenüber der bislang üblichen thermischen Verwertung oder des werkstofflichen Recyclings der Kunststoffabfälle wurde mit diesem Vorhaben die tatsächliche Schließung eines Kreislaufs angestrebt. Da der Depolymerisationsprozess nicht zu einem „Downcycling“ der Wertstoffe führt und dabei nur moderate Anforderungen an die Reinheit der Abfallströme stellt, können viele post-consumer-Abfallströme genutzt werden.

INEOS Styrolution leitete den Forschungsverbund mit dem Ziel, das bei der Depolymerisation als Hauptbestandteil entstehende Styrol-Monomer in der eigenen Produktion einzusetzen. Dazu wurde der Gesamtprozess einer intensiven Bewertung unterzogen, und die Voraussetzungen für eine Investition wurden geprüft.

Arbeitsschwerpunkte

Logistik und ökonomische Bewertung
Aufbereitungstechnische Vorkonditionierung
Depolymerisation von Polystyrol-Abfällen im Labormaßstab
Depolymerisation von Polystyrol im Doppelschneckenextruder
Destillative Aufbereitung
Untersuchungen zum Einfluss von Verunreinigungen auf den Depolymerisationsprozess von Polystyrol
Verwertung von Nebenprodukten mittels Steam Cracking

Arbeitspakete

AP 1 Projektleitung

Ansprechpartner

Franziska Nosić, INEOS Styrolution Group GmbH, Mainzer Landstraße 50, 60325 Frankfurt am Main, E-Mail: franziska.nosic@ineos.com

Kurzbeschreibung

Zur erfolgreichen Durchführung des Projektes war ein regelmäßiger Informationsaustausch zwischen den Partnern und mit dem Projektträger notwendig. Die Konsortiumsstruktur mit fünf Partnern und weiteren Unterauftragnehmern erforderte eine sorgfältige Steuerung des Projektes, um eine zielgerichtete und ergebnisorientierte Zusammenarbeit zu gewährleisten. Die Einzelaufgaben umfassten: Koordination des Projektkonsortiums; thematische Zusammenfassungen der erarbeiteten Ergebnisse; Berichtswesen (inkl. Meetingprotokolle, Meilensteinreport und regelmäßige Berichte); Organisation der Projekttreffen und regelmäßigen Telefonkonferenzen; Organisation des Gefahrstoffversandes zwischen Aachen, Bayreuth und Köln; Beobachtung von parallelen Ansätzen zum rohstofflichen Recycling von Polystyrol.

AP 2 Beschaffung von Abfallproben und Erarbeitung eines Recyclingkonzeptes

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Pretz, RWTH Aachen, Institut für Aufbereitung und Recycling, Wüllnerstraße 2, 52056 Aachen, E-Mail: pretz@ifa.rwth-aachen.de

Projektpartner

INEOS Styrolution

Kurzbeschreibung

Im Dialog mit wichtigen Entsorgungsunternehmen wurden die wichtigsten Stoffströme erfasst und Proben beschafft. Diese wurden untersucht, aufbereitet und hinsichtlich ihrer Eignung für das chemische Recycling bewertet. Für diese Stoffströme wurden spezifische Logistikkonzepte erarbeitet, sodass eine hohe Recyclingquote erzielt werden konnte. Darüber hinaus wurden bestehende Kontakte zu anderen Forschungsgruppen, die sich mit der Sammlung von marinem Kunststoffabfall beschäftigen, genutzt und weitere hergestellt, um die Verfügbarkeit von Stoffströmen aus der Umwelt in das Logistikkonzept einzubinden.

AP 3 Depolymerisation von reinem Polystyrolgranulat bei gezielter Variation relevanter Werkstoffparameter

Ansprechpartner

Prof. Dr. Hans-Werner Schmidt, Neue Materialien Bayreuth GmbH, Gottlieb-Keim-Straße 60, 95448 Bayreuth, E-Mail: hans-werner.schmidt@ uni-bayreuth.de

Projektpartner

RWTH Aachen IKV, INEOS Styrolution, INEOS Köln

Kurzbeschreibung

Es wurde grundlegendes Wissen über die Art der entstehenden Produkte bei der Depolymerisation von PS gewonnen. Dazu wurde die Depolymerisation an Modellsubstanzen im Labormaßstab durchgeführt. Parallel dazu wurde eine geeignete Extruderanordnung mit Abscheider aufgebaut und die Depolymerisation durchgeführt, um erreichbare Ausbeuten und Parametereinflüsse zu bestimmen. Die Reaktionsprodukte wurden u.a. mittels GC-MS untersucht. Erste Versuche mit Realproben wurden durchgeführt und die destillative Abtrennung von Styrol wurde demonstriert. Die Nebenprodukte wurden hinsichtlich ihrer Eignung für den Crack-Prozess bewertet und die Prozessparameter in beiden Depolymerisationsanlagen optimiert.

AP 4 Depolymerisation von reinem Polystyrolgranulat bei gezielter Variation relevanter Verunreinigungen

Ansprechpartner

Maximilan Adamy, RWTH Aachen, Institut für Kunststoffverarbeitung, Seffenter Weg 201, 52074 Aachen, E-Mail: maximilian.adamy@ikv.rwthaachen. de

Projektpartner

RWTH Aachen I.A.R., INEOS Styrolution, Neue Materialien Bayreuth

Kurzbeschreibung

Das zu recycelnde Material enthielt im Allgemeinen eine große Bandbreite unterschiedlichster Verunreinigungen. Diese wurden charakterisiert und ihr Einfluss auf den Depolymerisationsprozess von PS untersucht. Mögliche Quellen von Polystyrolabfall sind: die Polystyrolfraktion aus Haushaltsabfall (Duales System), Polystyrol aus der gewerblichen Abfallsammlung und Proben von marinem Kunststoffabfall. Die weiteren Schritte umfassten: Vorsortierung, Konditionierung des Abfalls, Depolymerisationsprozess im Kolben und im Extruder, Anpassung der Realproben an die optimalen Prozessbedingungen und Ermittlung der optimalen Fahrweise in Abhängigkeit von der Stoffquelle.

AP 5 Fraktionierende Destillation und Verwertung der Styrolmonomere und der Nebenprodukte

Ansprechpartner

Dr. Ralf Gesthuisen, INEOS Köln GmbH, Alte Straße 201, 50769 Köln, E-Mail: ralf.gesthuisen@ineos.com

Projektpartner

Neue Materialien Bayreuth, INEOS Styrolution

Kurzbeschreibung

Bei der Depolymerisation fiel kein reiner Monomerenstrom an, sondern vielmehr ein Gemisch von Monomeren, Oligomeren und sonstigen flüchtigen Komponenten. Für die Repolymerisation mussten die Monomere aus diesem Gemisch mittels fraktionierender Destillation abgetrennt werden. Es verblieben weitere Fraktionen, die durch einen geeigneten Steamcracking-Prozess zu wiederverwertbaren Substanzen umgesetzt wurden. Die entstehenden Produkte wurden qualitativ und quantitativ untersucht. Darauf aufbauend wurde der Cracking-Prozess durch Anpassung der Prozessparameter und eventuelle Zugabe von Naphtha und/oder Wasserstoff optimiert.

AP 6 Wirtschaftliche und ökologische Betrachtung des Recyclingkonzeptes

Ansprechpartner

Franziska Nosić, INEOS Styrolution Group GmbH, Mainzer Landstraße 50, 60325 Frankfurt am Main, E-Mail: franziska.nosic@ineos.com

Projektpartner

RWTH Aachen I.A.R.

Kurzbeschreibung

Mit den im Projekt gewonnenen Erkenntnissen wurde das in AP 2 erarbeitete Logistikkonzept angepasst. Die Kosten der gesamten Kette, inklusive Einsammeln und Recyceln, wurden ermittelt. Die Standortfrage einer Depolymerisationsanlage hatte einen großen Einfluss auf die Gesamtkalkulation: Die Bereitstellung von Rohstoffen in ausreichender Menge und Qualität war regional und national unterschiedlich leicht realisierbar. Als Spezialfall wurde betrachtet, ob sich eingesammelter Kunststoff aus der Umwelt ebenfalls für eine wirtschaftliche Nutzung eignet. Eine ökologische Betrachtung (CO2-Fußabdruck) der Depolymerisation wurde durchgeführt.

Koordinator

Franziska Nosić
INEOS Styrolution Group GmbH
Mainzer Landstraße 50
60325 Frankfurt am Main
Tel.: +49 69 509550-1322
E-Mail: franziska.nosic@ineos.com

Website

ResolVe Projekt-Webseite

Partnerinstitutionen

INEOS Köln GmbH

Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen / RWTH Aachen

Institut für Aufbereitung und Recycling / I.A.R.

Institut für Kunststoffverarbeitung / IKV

Neue Materialien Bayreuth GmbH / NMB

Laufzeit

August 2017