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  1. Kunststoffrecycling Experimentalvortrag Oliver Strauch WS 07/08

  2. Gliederung • Einleitung • Recycling • Kunststoffabfall • Werkstoff - Recycling • Rohstoff - Recycling • Energetische Verwertung • Fazit • Schulische Relevanz

  3. Warum Recycling? 1. Einleitung 1. Einleitung • Ressourcen sind begrenzt • Rohstoffe werden teurer • Umweltschutz ……

  4. …. 1. Einleitung • Wohin mit dem ganzen Müll?

  5. 2. Entwicklung des Recycling 2. Recycling • 1970 fürchtete man im eigenen Abfall zu ersticken • Deponien sicherer und Verbrennungsanlagen sauberer • Abfälle sind Wertstoffe • Ressourcenschonung durch Abfallverwertung • Müll vermeiden, wenn nicht möglich, ihn verwerten und erst wenn verwerten nicht möglich ist, ihn deponieren

  6. Produktverantwortung 2. Recycling • Wenig Produktionsabfälle und umweltverträgliche Verwertung bzw. Beseitigung der Reststoffe • Produktverantwortung erstmals 1991 in der Verpackungsverordnung • Rücknahmepflicht für gebrauchte Verpackungen.

  7. Duales System Deutschland 2. Recycling • Heutige DSD entstand aus dem 1990 gegründeten grünen Punkt • Gegründet um Hersteller und Vertreiber bei Erfüllung der Verwertungspflicht zu entlasten

  8. Verpackungsverordnung ´98 2. Recycling • 60 % der Altkunststoffe sind zu verwerten • davon 60 % werkstofflich, also 36 % der gesamten Altkunststoffe • Energetische Verwertung wird zugelassen

  9. 3. Kunststoffabfälle

  10. Kunststoffabfälle 2003 3. Kunststoffabfälle • In Deutschland 4,01 Mio. Tonnen Kunststoffabfälle • Davon wurden fast 60 % verwertet

  11. Kunststoffabfälle 3. Kunststoffabfälle • Produktionsabfälle • Angüsse…. • Siedlungsabfälle • Verpackungen von Lebensmittel… • Transportverpackungen • Kühlschrankverpackungen… • Werkstoffabfälle • Computergehäuse, Autokunststoffteile…

  12. 3. Kunststoffabfälle Sammeln und Sortieren • Grundsätzlich alle Altkunststoffe sortenrein sammeln zu teuer • Sammelstellen für Styropor, Transportverpackungen, Fensterrahmen… • Kleinteilige Kunststoffverpackungen aus dem Hausmüll werden gemischt gesammelt

  13. Mischfraktion 3. Kunststoffabfälle Windsichten / Sieben Zerkleinern Sortieren

  14. Demo 1Windsichter

  15. Windsichter Demo 1 3.Kunststoffabfälle • Prinzip: „Spreu vom Weizen trennen“ • Folien und Fraktionen geringer Dichte werden abgetrennt • Verbraucht kein Wasser • Nur sehr begrenzt einsetzbar

  16. Demo 2Schwimm-Sink- Verfahren

  17. Schwimm-Sink-Verfahren Demo 2 3. Kunststoffabfälle

  18. Versuch 1SD Verfahren

  19. Versuch 1 3. Kunststoffabfälle • SD steht für „selective dissolution“ : Selektives Auflösen • Mit Xylol als Lösungsmittel können PE, PS, PP, PET und PVC getrennt werden • Temperatur wird schrittweise erhöht • Sehr sauberes Kunststoffpulver wird erhalten ~ 160 °C PVC ~ 145 °C PET ~ 125 °C PP ~ 110 °C PE ~ 20 °C PS

  20. 4.Werkstoff - Recycling

  21. Werkstoff - Recycling 4. Werkstoff - Recycling • Physikalisches Recycling • Umschmelzen von Altkunststoffen zu neuen Formteilen • Benötigt sortenreine und saubere Altkunststoffe • Gute Anwendungsmöglichkeiten bei Produktions-, Verarbeitungsabfällen, Transportverpackungen, Landschaftsfolien…

  22. Versuch 2 Polystyrol lösen und wieder aufschäumen

  23. Versuch 2 4. Werkstoff - Recycling • Polystyrol ist unpolar und bei Essigsäureethylester überwiegt der unpolare Teil • „Ähnliches löst in Ähnlichem“ • Polymerstruktur bleibt erhalten

  24. Versuch 2 4. Werkstoff - Recycling • Pentan ist ein schlechtes Lösungsmittel für Polystyrol • Pentan kann das Zusammenlagern der Polymere nicht verhindern, Polystyrol fällt aus • Eingelagertes Pentan verdampft und bläht die Poren auf • Man erhält wieder eine Schaumstruktur Styropor 200fach vergrößert

  25. Demo 3Umschmelzen

  26. Versuch 3PE aus Tetrapack

  27. Versuch 3 4. Werkstoff - Recycling • Polyethylen ist sehr beständig gegen Wasser, Säuren und Laugen • Tetrapack ist ein Verbundstoff aus Papier, Aluminium und Farbstoff

  28. Versuch 3 4. Werkstoff - Recycling • Polyethylen und Tert.-butylbenzol sind beide unpolar • „Ähnliches löst sich in Ähnlichem“ • Bei Ethanol überwiegt der polare Teil des Moleküls • Polyethylen löst sich nicht in Ethanol und fällt aus

  29. 4. Werkstoff - Recycling Nachteile • Schwierig sind gemischte Altkunststoffe • PVC zersetzt sich, bevor PP seine Erweichungstemp. erreicht hat. Gemeinsames Verarbeiten unmöglich • Downcycling (Eigenschaftsverschlechterung) • Sammeln, Sortieren und Reinigen sind sehr kostenintensiv • Aufwand übersteigt den erzielbaren Nutzen

  30. 5. Rohstoff - Recycling

  31. Rohstoff - Recycling 5. Rohstoff - Recycling • Chemisches Recycling • Altkunststoffe werden in Ausgangssubstanzen oder in chemische/petrochemische Rohstoffe gespalten • Können wieder zu Herstellung von Kunststoffen oder anderer Produkte verwendet werden

  32. Verfahren 5. Rohstoff - Recycling • Solvolyse

  33. 5. Rohstoff - Recycling

  34. 5. Rohstoff - Recycling

  35. 5. Rohstoff - Recycling • Hydrierung • Die Altkunststoffe werden bei 400 °C abgebaut • Hydrierung der Abbauprodukte bei 300 bar • Man erhält flüssige, gesättigte Kohlenwasserstoffe

  36. Versuch 4Pyrolyse

  37. Pyrolyse Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling • Mit hoher Temperatur werden C-H und C-C Bindungen gespalten • Bei Pyrolyse von PE/PP/PS, entstehen Alkane, Alkine und Aromaten • Verhältnis Gas : Öl ≈ 1:1 • Katalysatoren senken Pyrolysetemperatur auf 500 °C

  38. Reaktionsabläufe am Beispiel PE Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

  39. Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

  40. Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

  41. Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

  42. Versuch 4 5. Rohstoff - Recycling

  43. Versuch 5Eisenherstellung

  44. Hochofen Versuch 5 5. Rohstoff - Recycling • Altkunststoffe ersetzen Teil des Schweröls • Vermischte, verschmutze Altkunststoffe werden verwertet • Nachteil: PVC muss aussortiert werden

  45. Reaktionen im Hochofen Versuch 5 5. Rohstoff - Recycling

  46. Versuch 5 5. Rohstoff - Recycling

  47. Vorteile 5. Rohstoff - Recycling • Produkte unterliegen keinen Anwendungsbeschränkungen • Gemischte Kunststoffe können genutzt werden • Sortieren und Reinigen entfällt

  48. 6. Energetische Verwertung 6. Energetische Verwertung

  49. 6. Energetische Verwertung Energetische Verwertung • Verbrennung von Kunststoffen • Kunststoffe haben gleichen Heizwert wie Erdöl • Altkunststoffe werden energetisch verwertet • In Müllverbrennungsanlagen • Bei der Zementherstellung • In Heizkraftwerken

  50. Vorteile / Nachteile • Kein Reinigen und Sortieren nötig • Umwelt- oder arbeitshygienisch bedenkliche Altkunststoffe werden verwertet • Kunststoffe mit engem Verbund zu anderen Materialien werden verwertet • Giftige Gase • Hohe Kosten für Abgasreinigung