(A) Technischer Kunststoffabfall aus Polyoxymethylen (POM), welches aufgrund der mechanischen Festigkeit für diverse Bauteile verwendet wird. (B) Hergestelltes POM mit Yttriumoxid als Kunststoffmarker. Alle Marker-Konzentrationen führten zu keiner Verfärbung der POM-Probekörper.
Quelle: BAM, Fachbereich Biophotonik
Kunststoff wird aufgrund der vorteilhaften mechanischen, chemischen und thermischen Eigenschaften in mannigfaltigen Produktgruppen eingesetzt. Die hohe Bandbreite an Kunststofftypen (d.h. Polymere inklusive Füllstoffe / Additive), stetig wachsenden Abfallmengen und (teilweise) sehr ineffiziente, nicht-sortenreine Sammlung stellen derzeit die größten Herausforderungen im Kunststoffrecycling dar. Im ersten Recyclingschritt ist es sehr wichtig, die unterschiedlichen Kunststofftypen in hoher Sortenreinheit zu trennen, um in weiterer Folge eine hohe Qualität der Recyclingprodukte zu gewährleisten. Zusätzlich zur getrennten Sammlung von beispielsweise Verpackungsabfällen im Haushalt, erfolgt eine Kunststoffsortierung zumeist in Aufbereitungsanlagen, welche mit automatisierten sensorgestützten Sortiersystemen ausgestattet sind. Hierfür werden am häufigsten Nahinfrarot-basierte Detektionsmethoden eingesetzt, aber auch Sensoren, die auf Röntgenfluoreszenz basieren oder im sichtbaren und ultravioletten Bereich funktionieren. Solche Sensorsysteme können handelsübliche Kunststoffe, wie Folien aus Polyethylen, effizient aus gemischten Kunststoffabfallströmen trennen.
Es gibt jedoch sogenannte technische Kunststoffe, wie beispielsweise Polyoxymethylen (POM), die als Zahnräder etc. in vielen Elektronikgeräten oder Baumaterialien eingesetzt und erst Jahre später zu Abfall werden. Dieser wird derzeit kaum sortenrein getrennt und somit kaum recycelt, und daher werden POM-haltige Abfälle zumeist verbrannt bzw. thermisch genutzt. Ein vielversprechender technischer Ansatz zur Erreichung der Recyclingquoten ist die sogenannte markerbasierte Sortierung. Hierfür werden Marker als Additive eingearbeitet, um wertvollen technischen Kunststoffen, wie POM, einen einzigartigen spektroskopischen Fingerprint zu verleihen, der wiederum eine gezielte Aussortierung während dem Recycling ermöglicht. Um eine solche markerbasierte Sortierung in Zukunft großtechnisch umsetzen zu können, muss bereits während dem Produktdesign ein geeigneter Marker ausgewählt werden, der auch umweltverträglich sein muss. Unsere Arbeit hatte daher das Ziel, eine Auswahl- und Bewertungsmethode für Kunststoff-Marker zu entwickeln, wobei die Implementierungskosten vorerst nicht berücksichtigt worden sind. Aus technischer und ökologischer Sicht wären Marker aus Seltenen Erden, wie Cerium- oder Yttriumoxid, geeignet, um zukünftig POM aus gemischten Kunststoffabfallströmen sortenrein aussortieren zu können.
Evaluation of Marker Materials and Spectroscopic Methods for Tracer-Based Sorting of Plastic Wastes
Christoph Olscher, Aleksander Jandric, Christian Zafiu and Florian Part
veröffentlicht in Polymers, Band 14, Aufsatznummer 3074, Seite 1-20, 2022.
BAM, Abteilung Gefahrgutumschließungen, Fachbereich Gefahrgutverpackungen