Besseres Recycling von Kunststoffverpackungen: Neues Verfahren extrahiert Duftstoffe

20. April 2023

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von Fraunhofer USA

Was nicht gut riecht, ist schwer zu recyceln. Diese einfache Regel gilt auch für die weltweit wachsende Menge an Plastikmüll. Eine Möglichkeit, es umwelt- und klimaschonend als hochwertiges Post-Consumer-Rezyklat zu recyceln, ist eine verbesserte Sortierung und Wiederaufbereitung. Bisher schränkt die verminderte Materialqualität die Wiederverwendung von Kunststoffrezyklaten erheblich ein, was vor allem auf den Geruch zurückzuführen ist.

Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBF haben jetzt ein neues umweltfreundliches Verfahren im Labormaßstab entwickelt, um Gerüche aus Kunststoffverpackungen zu entfernen.

Das neue Verfahren basiert auf der Druckwasserextraktion. Es entfernt den Tracer-Duftstoff Limonen aus handelsüblichen HDPE-Verpackungen und erfordert keine organischen Lösungsmittel. Das senkt die Kosten und schont die Umwelt. Auf diese Weise kann die Materialqualität verarbeiteter Kunststoffabfälle innerhalb einer Stunde deutlich gesteigert werden.

Die prozessbegleitende Analyse basiert auf Infrarotspektroskopie und Massenspektrometrie, die dem Forschungsteam Daten über die chemische Zusammensetzung der Proben in Abhängigkeit von verschiedenen Extraktionsbedingungen liefern. Die Analysedaten zeigen, dass nach der Extraktion deutlich weniger Limonen in den Proben vorhanden ist. Darüber hinaus werden neben dem Duftstoff auch andere Verunreinigungen und kurzkettiges HDPE aus den ursprünglich in der Verpackung enthaltenen Proben entfernt.

Auf Basis dieser Analysen ermittelten die Darmstädter Experten die optimalen Prozessparameter für die Druckwasserextraktion von Duftstoffen aus HDPE-Verpackungen. „Die Projektergebnisse zeigen den Nutzen eines systemischen Ansatzes zur Lösung aktueller Probleme der Kunststofftechnik mit großer gesellschaftlicher Relevanz“, betont Dr. Guru Geertz, der das Projekt am Fraunhofer LBF betreut.

Zur Entwicklung des Prozesses waren detaillierte Einblicke in die chemische Kinetik des Extraktionsprozesses notwendig, die durch einen neuartigen Ansatz zur In-Prozess-Analytik ermöglicht wurden: Die Auswertung der Daten mithilfe von Methoden des maschinellen Lernens war der Schlüssel zur Optimierung der Extraktionsparameter im Hinblick auf die gewünschte wirtschaftliche Prozessführung. Im aktuellen Entwicklungsstadium zeichnet sich ein Anwendungsszenario für das neue Verfahren zur verbesserten Behandlung von Kunststoffabfällen ab.

„Das von uns entwickelte Extraktionsverfahren zeigt einen Weg zur Wiederaufbereitung von Einwegkunststoffen mit einem erweiterten Einsatzspektrum und dient der Schonung der Umwelt“, sagt Dr. Geertz. Aufgrund des zugrunde liegenden Konzepts ist das Verfahren gleichermaßen für Industrie-, Schwellen- und Entwicklungsländer geeignet, sodass potenziell alle Marktteilnehmer, die Kunststoffprodukte in den Handel bringen, davon profitieren können.

Bereitgestellt von Fraunhofer USA