Wie lässt sich die Reinheit von PP- und PE-Recycling in Produktionslinien verbessern?

Herausforderungen beim Recycling von PP und PE: Materialeigenschaften und Recyclingprobleme

Unterschiede zwischen den Recyclingprozessen für PP und PE

Aufgrund der Recyclingeigenschaften der Materialien verhalten sich PP und PE unterschiedlich. PP erfordert eine spezifische Temperaturkontrolle während des Recyclings, da es bei 160 bis 170 °C schmilzt. PE benötigt lediglich eine Temperaturkontrolle im Bereich von 115 bis 135 °C während des Recyclings. Die Struktur von PP führt zudem zu einer schnelleren Degradation. PP erfordert außerdem den Einsatz zusätzlicher Stabilisatoradditive, die für PE nicht erforderlich sind. Weitere Unterschiede in der Dichte verursachen Trennprobleme: HDPE schwimmt in wässrigen Systemen, wodurch PP eher absinkt und sich in Schwebe befindet. Die Unterschiede in den Recyclingeigenschaften zwischen PP und PE bedeuten, dass beide Materialien umfangreiche und gezielt auf sie abgestimmte Handhabungsverfahren erfordern – und nicht nur eine gemeinsame Infrastruktur.

Sortierung, Kontamination und Degradation im Zusammenhang mit dem Recycling von PP und PE

Effizienz und Qualität der Ausgangsprodukte werden durch drei eng miteinander verbundene Hauptprobleme beeinträchtigt.

Lebensmittelverpackungen, insbesondere solche, die Öle oder Lebensmittel enthielten, führen bekanntermaßen innerhalb von PP und PE zu einem Abbaugrad von mehr als 40 %. Kontamination kann bewirken, dass die Granulate ihre FDA-Konformität verlieren.

PP- und PE-Mehrschichtverpackungen mit Laminierung stellen ebenfalls ein Problem dar. Dies liegt daran, dass NIR-Laminiersysteme Verwirrung in den Algorithmen hervorrufen können, die zur Erkennung von Verpackungen eingesetzt werden.

PP verliert beim Recycling etwa 15 % seiner Zugfestigkeit, während PE nur 8 % einbüßt.

Derzeit gibt es Systeme, die auf künstlicher Intelligenz basieren und bei der Trennung von Post-Consumer-Materialien helfen. Diese Systeme ermöglichen eine bessere Trennung von PP und PE als die gängigen NIR-Verpackungssysteme.

Der PP- und PE-Recyclingprozess: Von der Sammlung bis zur Regranulierung

Dieser Recyclingprozess für PP- und PE-Thermoplaste integriert sämtliche Phasen ihrer Herstellung, um Abfall in raffinierte Rohstoffe umzuwandeln, die wieder in den Produktionszyklus eingespeist werden können, wodurch die ökologische Belastung durch weltweiten Kunststoffabfall verringert wird.

PP- und PE-Recycling: gewaschen und zerkleinert

Eine korrekte Identifizierung von PP und PE ermöglicht eine erfolgreiche Abfallsortierung, die mithilfe von NIR-Systemen mit einer Genauigkeit von 95 Prozent erreicht werden kann. Um nukleare Kontamination und andere mehrschichtige Verunreinigungen zu erfassen, setzen moderne Systeme KI ein, wodurch deren rätselhafte Natur bestätigt wird. Sie widerlegten die falsche Behauptung, Kunststoff sei nicht recycelbar, indem sie Systeme entwickelten, die die Trennung mehrschichtiger Materialien durch NIR-Systeme ersetzen. Für die FDA-Zykluskonformität werden Klebstoffe und Druckfarben mittels erhitzter alkalischer Waschsysteme entfernt. Das Ziel ist eine definierte Korngröße unter Einbeziehung einer diamant-scharfen Geometrie, um Kunststoff als Einsatzstoff für die Fertigung bereitzustellen. Vor der Auslieferung werden PP-Produkte bandagiert, um eine Feuchte von weniger als 0,5 Prozent einzuhalten – dies entspricht dem nachgeschalteten Prozess, bei dem Wasser zu einer hydrolytischen Degradation von PP sowie zur unbedenklichen Bildung von Hohlräumen in PE führt. Bei der Auslieferung erzeugt PE Dampfkerzen-Hohlräume.

Konsistente recycelte PP- und PE-Folien erfordern Extrusion, Filtration und Qualitätskontrolle.

Jeder Extrusionsprofiltyp ist für ein spezifisches Polymer vorgesehen. Die Zonen des Polypropylen-Extrusionszylinders laufen typischerweise heißer, bei etwa 200–280 °C. Da Polyethylen breitere Temperaturbereiche aushält, müssen die Zonen des Extrusionszylinders nicht bei höheren Temperaturen betrieben werden. Die Schmelzefiltration lässt keine mikroskopischen Verunreinigungen wie Reste von Etiketten oder degradierte Polymergele zu, wodurch schwarze Flecken um 80 % reduziert werden. Strangpelletisierer verwenden hochpräzise Messer, die eine Durchlässigkeitsschwelle von 0,2 mm einhalten und kontinuierlich eine Spritzgießlinie versorgen. Für die Qualitätskontrolle liefern Schmelzefließindex-(MFI-)Tests Daten zur Konsistenz der Pellets, während FTIR-Tests zur Bestimmung des Grades der Polymeridentität beitragen. Zusätzlich ein Anteil von 1 %

Marktnachfrage und Anwendungen für recyceltes PP und PE

Hochwertige Endmärkte: Automobilindustrie, Verpackung und Vliesstoffe

Früher als minderwertig angesehen, haben die recycelten Sorten von PP und PE in leistungsorientierte und hochwertige Märkte Einzug gehalten. Im Automobilsektor macht recyceltes PP mehr als 40 % aller recycelten Kunststoffe aus, die zur Herstellung leichter und steifer Komponenten für die Innenausstattung (z. B. Türen und Verkleidungen) sowie für ästhetisch anspruchsvollere und funktionalere Oberflächenbeschichtungen verwendet werden. Aufgrund seiner Feuchtigkeits- und Dichtungsintegrität dominiert recyceltes PE die Verpackungsindustrie (z. B. Gieß- und Blasfolien) sowie flexible Folien. Darüber hinaus nutzen Hersteller von Vliesstoffen, die auf niedrige Kosten und ein hohes Maß an Gestaltungsfreiheit Wert legen, beide Harze – unter anderem auch für Geotextilien sowie medizinische und hygienische Schutzkittel.

Regulatorische Integration und Markenziele treiben die Einführung von recyceltem PP und PE voran

Die gesetzlichen Vorschriften für die EU, Kanada und die USA sowie die Unternehmensziele im Bereich Nachhaltigkeit verschieben sich beide hin zu mittelstarken, starren Verpackungen und Verpackungen mit einem Mindestanteil von 30 % recyceltem Material. Dies ist auf die Verschärfung der Gesetze zurückzuführen. Die nationalen Spitzenziele für Konsumgüterunternehmen könnten sich als schwierige Beschaffungsherausforderung erweisen. Das bestehende nordamerikanische MRF (Manufacturing Resource Planning) umfasst Planungskapazitäten für recycelte PP-Verpackungen; aus den globalen Klimazielen wissen wir, dass jährlich mehr als 311.000 Tonnen CO2e eingespart werden. Für Lieferanten von PP und PE bedeutet die Integration der Regelungen und politischen Vorgaben, dass das Recycling von PP und PE in den nächsten Jahren entscheidend für die Nutzung und die Wettbewerbsfähigkeit ist.

Effektives Recycling von PP und PE zur Steigerung der B2B-Rentabilität

Recycelte PP- und PE-Harze bieten einen Kosten-Nutzen-Vorteil, da sie 20–30 % günstiger sind als primäres PP und PE und die Emissionen von der Wiege bis zum Tor um 45–60 % niedriger liegen (Plastics Recyclers Europe 2023). Einige betriebliche Gegebenheiten müssen verstanden und in Ihre PP- und PE-Operationen einbezogen werden, um Folgendes zu erreichen:

- Möglicherweise müssen Sie das PP-Schneckenprofil anpassen, um die Temperatur genauer zu steuern und langsamere Spritzgießzyklen bei stark degradierten Materialien zu kontrollieren.

Es bestehen zudem Kompromisse: Der Verlust an behaltenem recyceltem PP und PE wirkt sich bei halbstarren und flexiblen Klarsichtfolien mit über 95 % aus.

Die Versorgung bleibt eine Herausforderung: Hochreines, lebensmittelgeeignetes recyceltes PP ist nach wie vor begrenzt, was zu längeren Lieferzeiten und höheren Beschaffungskosten führt.

Um die maximale ROI zu erzielen, könnten folgende Maßnahmen für Ihre PP- und PE-Operationen besonders hilfreich sein:

- Landwirtschaftliche Folien und Paletten bestehen zu 100 % aus recyceltem Material (d. h. PP- und PE-Produkte); lediglich eine geringe Zusatzformulierung (d. h. weniger als 5 %) ist erforderlich (d. h. nur etwas mehr als oben genannt).

- Für strukturelle Automobilteile im Bereich Verpackung/Umverpackung wird eine Mischung aus 30–50 % recyceltem PP zusammen mit Primärpolymersubstanz eingesetzt, wobei Leistung und Nachhaltigkeit (d. h. innerhalb einer Toleranzgrenze) ausgewogen sind.

B2B-Nachhaltigkeitszertifizierung, Rückverfolgbarkeit und Lieferkettenpartnerschaften

Zunehmend wird die Nachhaltigkeitszertifizierung von Käufern als zwingende Voraussetzung bei der Bewertung technischer Spezifikationen angesehen. Die unabhängige Prüfung umfasst folgende Aspekte:

1. GRS (Global Recycled Standard) zur Verifizierung des Anteils recycelter Inhaltsstoffe sowie zur Rückverfolgbarkeit entlang der Lieferkette

2. Zuverlässigkeit der Einhaltung der FDA-Richtlinien hinsichtlich Extraktionsprüfungen und Migration im Zusammenhang mit Lebensmittelkontakt

3. Konformität mit der Norm ISO 14021 für nachweisbare und vertretbare Angaben zum Anteil postkonsumierter Inhaltsstoffe

Strategisch zusammenarbeitende Hersteller kooperieren mit zertifizierten MRFs (Materials Recovery Facilities). Sie stellen Chargeninformationen in Echtzeit bereit und bescheinigen, dass die Kontaminationswerte unter 2 % liegen. Zudem stellen sie automatisierte Berichte zur Erfüllung der erweiterten Herstellerverantwortung (EPR) bereit. ISO-9001- und RSL-Zertifizierungen (Resin Specification Limits) belegen ebenfalls die Gültigkeit des Verfahrens und ermöglichen Verträge mit nachhaltigkeitsorientierten Marken sowie OEMs, die sich auf die Beschaffung zirkulärer Materialien konzentrieren.

Häufig gestellte Fragen

Was sind die Unterschiede beim Recycling von PE im Vergleich zu PP?

PP und PE unterscheiden sich in ihrer Struktur und ihren Schmelzpunkten während des Recyclingprozesses. PP weist eine komplexere Struktur auf, die bei der Degradation eine größere Herausforderung darstellt als PE; zudem erfordert PP hochtemperatur- und energieintensive degradationsstabilisierende Zusatzstoffe.

Welche Herausforderungen bestehen beim Recycling von PP und PE?

Herausforderungen beim Recycling von PP und PE sind mit der lebensmittelbedingten Degradation und Kontamination, mehrschichtigen Verpackungen sowie thermischer Degradation verbunden, die zu einem Verlust der strukturellen Integrität führt.

Was sind die Standardverfahren für das Recycling von PP und PE?

Zu den Standardverfahren für das Recycling von PP und PE gehören eine präzise Sortierung bei der richtigen Temperatur und dem richtigen pH-Wert, eine sachgemäße Zerkleinerung unter Überwachung des Feuchtigkeitsgehalts vor der Extrusion sowie geeignete Extrusionsprofile und Filtration, um eine ausreichende Extrusionsqualität sicherzustellen.

Welcher Markt umfasst recyceltes PP und PE, und wie entwickelt sich dieser Bereich?

Recyceltes PP und PE in technischem Qualitätsgrad findet Anwendung in den Bereichen Automobil, Verpackung und Vliesstoffe. Marktkräfte sind unter anderem gesetzliche Vorgaben, Nachhaltigkeitsziele sowie Kostenvorteile und Vorteile hinsichtlich der Konsistenz.

Welche Chancen ergeben sich für Unternehmen durch das Recycling von PP und PE zur internen Prozessverbesserung?

Möglichkeiten zur Verbesserung umfassen Kosten- und Nutzenanalysen, Modifikationen und Verarbeitung, die Verwendung von Recycling-Inhalten sowie die Aufrechterhaltung von Zertifizierungen und Rückverfolgbarkeit innerhalb der Lieferkette.