Upcycling statt Recycling: Wie aus gebrauchten PET-Flaschen wieder Industriekunststoff gewonnen werden kann, hat das Forschungsprojekt „UpcyclePET“ untersucht und einen neuen Werkstoff entwickelt. Dieser weist mechanische Eigenschaften auf, die denen von kurzglasfaserverstärkten Neuware-Kunststoffen ähneln.
In 2018 legte das Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF, die Firma Easicomp GmbH und das Öko-Institut das Forschungsprojekt UpcyclePET auf. Im mittlerweile abgeschlossenen Forschungsvorhaben wurde ein neuer Werkstoff auf Basis gebrauchter Getränkeflaschen aus PET (Polyethylenterephthalat) entwickelt. Dieser neue und nachhaltige Werkstoff weist, so das Fraunhofer LBF, mechanische Eigenschaften auf, die denen von kurzglasfaserverstärkten Neuware-Kunststoffen, wie kurzglasfaserverstärkte Polyester oder Polyamide, ähneln.
Das aus dem neuen Werkstoff hergestellte Demonstrator-Bauteil zeichnet sich darüber hinaus durch eine geringe Schwindung und besonders hohe Maßhaltigkeit aus. Zudem weist der Werkstoff einen deutlich verbesserten CO2-Fußabdruck auf, wie der Projektpartner Öko-Institut in einer orientierenden Lebenszyklusanalyse ermittelt hat. Mit diesen Eigenschaften ausgestattet, haben die neuen Werkstoffe, so die Einschätzung ein hohes Potential, vor allem bei größeren Bauteilen in technischen Anwendungen, wie zum Beispiel in Automobilen, in Möbeln oder im Baubereich, eingesetzt zu werden.
UpcyclePET: PET-Getränkeflaschen aufbereiten
„Das Forschungsvorhaben hat gezeigt, wo Grenzen liegen und wo noch erhebliches Potential schlummert“, bilanziert Dr. Tapio Harmia, Geschäftsführer der Firma Easicomp, einem Experten für langglasfaserverstärkte Thermoplasten. „Dabei müssen die besonderen Anforderungen von Prozessketten mit Sekundärrohstoffen, wie eine verlässliche und planbare Verfügbarkeit in Menge und Qualität, besonders berücksichtigt werden“, ergänzt Dr. Volker Strubel, Verbundkoordinator des Projekts.
Gemische Kunststoffabfälle (links) und reine, hochwertige Rezyklate (rechts) für neue Kunststoffanwendungen. (Bild: Fraunhofer LBF/Raapke)
Dr. Frank Schönberger, Abteilungsleiter Polymersynthese im Fraunhofer LBF, weist daraufhin, dass ganzheitliche Lösungen für ein hochwertiges Re- und Upcycling oft branchen- und anwendungsspezifisch sind. Daher sei es erforderlich die Akteure entlang der Wertschöpfungskette frühzeitig in Entwicklungen einzubinden. Mit den Folgeprojekt UpcyclePETPlus geht es nun weiter.
Weitere Forschung zur Qualitätssteigerung der PET-Stoffströme
Ziel von UpcyclePETPlus ist es, die bislang nicht stofflich verwertbaren Bestandteile von PET-Verpackungsabfällen für eine hochwertige technische Anwendung zu erschließen. Das dabei neu zu entwickelnde Verfahren soll einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft bei Verpackungskunststoffen leisten und die Ressourcen- und Klimaeffizienz der Kunststoff anwendenden Industrie verbessern.
Hierzu arbeiten die Kernpartner mit dem Entsorger Jakob Becker und KS Innovation, einem Spezialisten für Spritzgussbauteile, zusammen, um wirtschaftlich attraktive und nachhaltige Upcycling-Lösungen zu entwickeln. Im neuen Projekt werden zum einen Sekundär-Stoffströme adressiert, die deutlich geringere Qualitäten und hohe Qualitätsschwankungen mit sich bringen, so wie etwa PET-reiche Fraktionen des dualen Systems, die heute im Wesentlichen nicht werkstofflich verwertet werden können. Im Projekt werden deshalb Trenn- und Reinigungsverfahren zur Qualitätssteigerung der PET-Stoffströme angewandt und weiterentwickelt.
Zum anderen haben sich die Projektpartner das Ziel gesetzt, die Schnittstelle zwischen Werkstoffentwicklung und Herstellprozess des Bauteils optimal zu gestalten. So werden an ausgewählten PET-Stoffströmen LFT-Werkstoffe durch maßgeschneidertes Blenden und Additivieren entwickelt. Schließlich wird der Einfluss und die Wechselwirkung von Faserlänge, Faser- und Rezyklatgehalt sowie der Additivierung gezielt mit Blick auf die anwendungsgerechten Eigenschaften des hergestellten Bauteils untersucht und der dafür eingesetzte Spritzgussprozess optimiert.
Quelle: Fraunhofer LBF
