Gemischte Kunststoffabfälle ohne Sortierung in Öl umwandeln

Das im Rahmen des europäischen PLASTICE-Projekts unter der Leitung von Associate Professor Dr. Shiju Raveendran am Van 't Hoff Institute for Molecular Sciences der UvA entwickelte Verfahren der solvothermischen Verflüssigung (STL) wandelt gemischte Kunststoffabfälle mithilfe von Lösungsmitteln, Wärme, Katalysatoren und erhöhtem Druck in Öl um. Das dunkelbraune Öl enthält Moleküle, die zur Herstellung neuer, unbehandelter Kunststoffe verwendet werden können, wodurch der Recyclingkreislauf geschlossen wird.

Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens ist, dass es alle Arten von Kunststoffen gleichzeitig verschlingt. Damit bietet es eine Lösung für das Recycling komplexer, gemischter kommunaler Kunststoffabfallströme. Derzeit müssen diese Abfälle erst aufwändig sortiert werden, bevor sie recycelt werden können. In vielen Fällen wird er verbrannt oder landet auf einer Deponie.

Erfolgreiche Laborversuche

Das von der EU finanzierte Forschungsprojekt PLASTICE zielt darauf ab, den Kunststoff-Recyclingkreislauf durch neuartige Umwandlungsverfahren zu schließen. Von einem Projektbudget von insgesamt fast 20 Millionen Euro erhielt Raveendran über 1,5 Millionen Euro für die Entwicklung des STL-Verfahrens. Nach umfangreichen Laborentwicklungen tritt das Verfahren nun in die entscheidende Demonstrationsphase mit einem Technology Readiness Level (TRL) von 6/7 ein - ein wichtiger Schritt auf dem Weg zur industriellen Nutzung.

In den letzten Jahren hat das Team neuartige nanostrukturierte feste Katalysatoren entwickelt und getestet, die eine effiziente Verarbeitung des Kunststoffrohstoffs ermöglichen. Laborexperimente haben gezeigt, dass das Verfahren nach nur 30 Minuten Reaktionszeit drei Produkte liefert: Gas, Öl und Holzkohle. Im Rahmen der Laboruntersuchungen wurden kinetische Studien, CFD-Modelle (Computational Fluid Dynamics), technisch-wirtschaftliche Analysen und Untersuchungen zur Verwertung der Nebenprodukte des Prozesses durchgeführt. Die Ergebnisse wurden bereits in führenden internationalen Fachzeitschriften veröffentlicht.

Raveendran: "Wir haben einen tiefen Einblick in den Prozess gewonnen und sind zuversichtlich, dass er sich auf industriell relevante Mengen hochskalieren lässt. Deshalb haben wir jetzt ein Pilotreaktorsystem als ersten wichtigen Schritt in Richtung tatsächlicher Anwendung entwickelt und hergestellt."

25-Liter-Reaktorbehälter

Das System wurde gemeinsam mit einem indischen Engineering-Partner entwickelt, der auf industrielle Prozesssysteme spezialisiert ist. Es verfügt über einen 25-Liter-Reaktorbehälter, Lagertanks, integrierte Sicherheitssysteme und kann sowohl vor Ort als auch aus der Ferne gesteuert werden.

Im April wurde der wichtige Factory Acceptance Test in Anwesenheit von Raveendran erfolgreich abgeschlossen, womit die Einsatzbereitschaft der Pilotanlage bestätigt wurde. Während der Entwicklung wurden umfassende Sicherheits- und Prozessbewertungen, einschließlich HAZOP-Studien, durchgeführt, und die technischen Entwürfe wurden von Bureau Veritas genehmigt.

Die Anlage wird derzeit zu einer transportablen, auf einem Gestell montierten Einheit zusammengebaut, bevor sie von Indien nach Spanien verschifft wird. Sie wird voraussichtlich in diesem Sommer auf dem Gelände des PLASTICE-Partners COGERSA, einem öffentlichen Abfallwirtschaftsunternehmen in der Region Asturien, in Betrieb genommen. Gemeinsam mit COGERSA werden die UvA-Forscher prüfen, wie sich die Technologie bei "realen" Kunststoffabfallströmen verhält. Raveendran ist sehr gespannt auf die Ergebnisse: "Unsere Laborexperimente umfassten bereits echte Kunststoffabfälle, aber wir werden sicherlich auf Herausforderungen stoßen, die wir nicht vollständig vorhersehen konnten. Genau das ist der Zweck dieser Scale-up-Phase - die Technologie zu echter industrieller Relevanz zu führen."