Auf dem Weg zu 100 % recycelten Plastikflaschen? Französische Forscherteams suchen nach praktischen Lösungen für das Problem des Kunststoffrecyclings

 

Das Recycling von Kunststoffen ist heute ein wichtiges umwelt- und allgemeinpolitisches Thema für die europäischen Staaten. Symbol für dieses Problem: Plastikflaschen. Die IMT Mines Albi und Alès und die Mines Paris arbeiten daher daran, den Produktionsprozess von Plastikflaschen zu verbessern, um mehr recyceltes Material in die Flaschen zu integrieren.

 

Die Verwendung von recyceltem Kunststoff bei der Herstellung von Flaschen erfüllt zwei ökologische Zwecke. Erstens wird dadurch die Produktion von neuem Kunststoff eingeschränkt. Das Recyceln alter Flaschen spart Material und Energie, die nicht für die Herstellung neuer Flaschen verwendet werden. Auch wenn die industriellen Verarbeitungsschritte und Prozesse des Recyclings Energie benötigen, beträgt die Energieeinsparung bei der Produktion etwa 60 % und eine Tonne recyceltes Polyethylenterephthalat (PET) entspricht etwa einer Tonne nicht verwendetem Erdöl. Außerdem verringert sich durch das Recycling die Menge an Kunststoffen, die im Umlauf ist. Je geringer die Menge, desto einfacher ist es, die Verwertungswege zu kontrollieren, und desto weniger Plastik findet sich in der Natur wieder.

In diesem Zusammenhang hat Frankreich 2021 ein Dekret über den Anteil von recyceltem Kunststoff in Getränkeflaschen erlassen. Es sieht vor, dass PET-Flaschen mindestens 25 % recyceltes PET enthalten müssen – die überwiegende Mehrheit der Wasser- und Softdrinkflaschen wird aus diesem Kunststoff hergestellt. Darüber hinaus „ist es derzeit möglich, Flaschen mit 100 % recyceltem PET herzustellen„, sagt Fabrice Schmidt, Forscher für Kunststoffe und Verbundwerkstoffe am IMT Mines Albi. Diese Schlussfolgerung konnte dank der Studien der Forscherinnen und Forscher von IMT Mines Albi, IMT Mines Alès und Mines Paris Tech über das, insbesondere thermische, Verhalten von rPET (recyceltes PET) im Rahmen des Projekts des Institut Carnot M.I.N.E.S über die Recyclingfähigkeit von Polymeren gezogen werden

 

(Animation, die das Blasen eines Vorformlings in eine Form zeigt, um eine Flasche zu formen).

 

Ein digitaler Zwilling zur Analyse der thermischen Eigenschaften

Um das Temperaturverhalten von Vorformlingen zu untersuchen, haben Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des IMT Mines Albi ein digitales Modell entwickelt, das die Infraroterwärmung von neuem und recyceltem PET simuliert. So lässt sich das Material vor dem Erhitzen besser kontrollieren und sein Verhalten während des Blasprozesses vorhersagen.

Das Ergebnis? „100 % recyceltes PET benötigt 8 % weniger Energie als Neu-PET, um auf eine ausreichende Temperatur für das Blasen der Flaschen erhitzt zu werden“, sagt Fabrice Schmidt. Neben der Einsparung von neuem Kunststoff würde die Verwendung von 100 % recyceltem PET also auch die Energiemenge minimieren, die für die Formgebung der Flaschen benötigt wird.

 

Die Sortierung wirkt sich auf die Qualität der Form von geblasenen PET-Flaschen aus

Die Temperatur, die benötigt wird, um Kunststoff in Form zu bringen, hängt von der Art des Kunststoffs ab. „Es kann sein, dass in den PET-Harzen, die recycelt werden sollen, Kunststoffe enthalten sind, die sich von PET unterscheiden“, sagt der Forscher. „In diesem Fall kann sich dies auf die Formgebung der Flasche auswirken, und das Endprodukt ist nicht konform“.

Bevor man der Industrie vorschreibt, dass PET-Flaschen zu 100 % recycelt werden müssen, muss man also sicherstellen, dass die Recyclingkette qualitativ hochwertiges rPET ohne störende Verunreinigungen hervorbringt.

Eine Möglichkeit, dieses Problem zu lösen, wäre die Verbesserung des Sortierprozesses durch Machine-Learning-Algorithmen. Diese würden die verschiedenen Kunststoffe identifizieren und sie nach ihrer Beschaffenheit klassifizieren. Dadurch könnte die Einbringung von Störstoffen, die die Qualität der Endprodukte aus recyceltem PET beeinträchtigen, eingeschränkt werden. Ein weiterer Weg wäre der Einsatz von Computerprogrammen, die die Beschaffenheit der Kunststoffe bei ihrem Verschmelzen analysieren. Auf diese Weise wäre es möglich, die Hitze an die verschiedenen Kunststoffe anzupassen, um Flaschen zu formen, die den Industriestandards entsprechen.

Kunststoffrecycling: Kein Allheilmittel gegen die Anhäufung von Abfällen

Selbst wenn die PET-Recyclingkette optimiert wird, wird die Produktion von Plastikmüll weiterhin eine Herausforderung von globaler Tragweite bleiben. Was die Idee angeht, PET vollständig durch Glas zu ersetzen, würde dies das Abfallproblem lediglich auf den Energiesektor verlagern. „Um in Form gebracht zu werden, benötigt eine Glasflasche eine Temperatur von 1.000 °C, während eine PET-Plastikflasche nur 100 °C benötigt“, betont Fabrice Schmidt. In Zeiten steigender Energiekosten scheinen PET und rPET trotz allem die Materialien zu sein, die sich am besten für die Produktion in großem Maßstab eignen. Zumindest solange es keine Biokunststoffe gibt, die in Bezug auf Leistung und Kosten eine glaubwürdige Alternative darstellen und idealerweise biologisch abbaubar sind.

Redaktion: Rémy Fauvel.

Quelle: I’m Tech und Carnot Mines.