Recycling von Biopharma-Kunststoffen zu Holzprodukten

Abfälle aus der biopharmazeutischen Produktion bestehen aus verschiedenen Polymeren, Mehrschichtfolien und einigen Gefahrstoffen. Ein Recyclingprogramm zeigt, dass dieser schwer zu bewältigende Strom nicht für die Entsorgung bestimmt sein muss.

Der globale Anbieter biopharmazeutischer Produkte MilliporeSigma hat sich mit dem Spezialabfallentsorgungsunternehmen Triumvirate Environmental zusammengetan, um die vermischten Einweg-Kunststoffabfälle in verkaufsfähige Holzprodukte zu recyceln.

Ziel ist es, die Menge an Biopharma-Einwegprodukten, die jedes Jahr weltweit deponiert oder verbrannt werden, einzudämmen. Seit dem Start des Programms im Osten der USA im Jahr 2015 wurden 3.357 Tonnen recycelt.

Jacqueline Ignacio, globale Managerin für Kundennachhaltigkeitslösungen bei MilliporeSigma, sprach kürzlich mit Plastics Recycling Update, um zu erklären, wie die Unternehmen die Herausforderungen gemeistert haben, indem sie den einzigartigen Strom von der Entsorgung in realisierbare Endmärkte umleiteten.

MilliporeSigma gehört zur in Deutschland ansässigen Merck KGaA und bietet Einwegartikel aus Kunststoff an, die zur Herstellung von Biopharmazeutika verwendet werden. Dabei handelt es sich um großmolekulare Arzneimittel, die aus lebenden Quellen hergestellt und Menschen injiziert werden. Ihre Herstellung umfasst das Züchten von Zellen, das Extrahieren von Bestandteilen dieser Zellen und die Reinigung des Produkts in mehreren Schritten.

Zu den Einwegkunststoffen gehören Bioreaktorbeutel, Schläuche, Filtersysteme, Chemikalienbehälter, Handschuhe, Schuhüberzüge und mehr. Als MilliporeSigma im Zeitraum 2011–2012 im Rahmen eines Pilotprojekts erstmals mit Kunden zusammenarbeitete, um Einwegkunststoffe zu recyceln, musste das Material getrennt werden, bevor es zu einem Reclaimer transportiert werden konnte. In einigen Fällen bedeutete dies, dass die Mitarbeiter von Biopharmaunternehmen die Artikel manuell zerschneiden mussten, um die verschiedenen Kunststoffe zu trennen.

Der Ansatz war weder sicher noch kosteneffektiv und konnte nicht die Mengen bereitstellen, die der Recyclinganbieter benötigte.

„Wenn wir ein solches Programm einführen würden, wären die Kosten natürlich größer gewesen als die Vorteile, und wir hätten es nicht aufrechterhalten können“, sagte Ignacio.

Das Unternehmen fand eine Lösung in der Partnerschaft mit Triumvirate Environmental, einem in Somerville, Massachusetts ansässigen Unternehmen, das die Sammlung und Entsorgung gefährlicher Chemikalien und biologisch gefährlicher Abfälle anbietet. Triumvirate kümmerte sich bereits um gefährliche Abfälle für MilliporeSigma, als Ignacio eine Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen zur Umleitung von Einwegkunststoffen herausgab.

Die Unternehmen haben gemeinsam das Biopharma-Recyclingprogramm entwickelt, das 2015 ins Leben gerufen wurde. Im Rahmen des Programms werden gemischte Kunststoffe – fast ausschließlich Polyolefine – zu verschiedenen Qualitäten von Kunststoffholz recycelt.

Im Rahmen der Partnerschaft schließen die Kunden von MilliporeSigma – Arzneimittelhersteller – einen Vertrag mit Triumvirate über die Sammlung ihrer Abfallmaterialien ab. MilliporeSigma zahlt eine jährliche Gebühr an Triumvirate, um seine Verarbeitungskosten auszugleichen und so die Kosten für die Kunden von MilliporeSigma niedrig zu halten, sagte Ignacio.

„Wir haben das Gefühl, dass wir eine gewisse Präsenz im Spiel haben müssen“, sagte sie.

Triumvirate recycelt die Kunststoffe in seiner 87.000 Quadratmeter großen Anlage in Jeannette, Pennsylvania, etwa 25 Meilen südöstlich der Innenstadt von Pittsburgh. Aufgrund seiner Präsenz und seines Servicegebiets sammelt das Unternehmen nur Kunststoffe von biopharmazeutischen Herstellern östlich des Mississippi, obwohl es daran arbeitet, in Zukunft Dienstleistungen an der Westküste anzubieten, sagte Ignacio.

MilliporeSigma schätzt, dass 30 biopharmazeutische Arzneimittelstandorte an der Ostküste jährlich etwa 4.500 Tonnen Einwegkunststoffe erzeugen.

Die Einwegkunststoffe bestehen aus PE, HDPE, LDPE und PP, obwohl die Bioreaktorbeutel aus Multimaterialfolien mit einer Schicht aus Nylon 6 bestehen. Ein Teil des Stroms gilt als gefährlich, ein anderer Teil nicht, erklärte Ignacio.

Das Material, das nicht als gefährlich gilt, gelangt zum Werk Nr. 2 der Jeannette-Anlage, wo es zunächst geschreddert wird, erklärte Ignacio. Anschließend werden Eisen- und Nichteisenmetalle mit einem Magnet- und Wirbelstromabscheider entfernt. Danach wird manchmal ein Schwimm-Sink-Tank verwendet, abhängig von der Zusammensetzung des Ausgangsmaterials und der gewünschten Qualität des Kunststoffholzes. Der Tank trägt dazu bei, den Anteil an PE und PP in der Mischung zu erhöhen; Es hilft auch dabei, restliche Kieselgur zu entfernen, ein zu Pulver zerkleinertes kieselsäurehaltiges Sedimentgestein, das das Recyclingsystem verstopfen kann.

Die Flocken gelangen dann zu einem Trockner, unabhängig davon, ob sie in den Schwimm-Sink-Tank gelangt sind. Dies liegt daran, dass sie Restfeuchtigkeit aus dem biopharmazeutischen Filterprozess enthalten können. Anschließend wird der Kunststoff geschreddert, in einen Extruder gegeben und erneut geschreddert. Schließlich wird das Material zu Bauholz, Parkstoppern, Bremsschwellen und anderen Produkten extrusionsgeformt. Das Unternehmen setzt Einschneckenextruder ein. Triumvirate enthält Farbstoffe, lehnte es jedoch ab, Angaben zu anderen verwendeten Zusatzstoffen zu machen.

Der biologisch gefährliche Rohstoff geht an Werk Nr. 1, wo eine Maschine des New Jerseyer Unternehmens Positive Impact Waste Solutions (PIWS) ihn mit einer proprietären Trockenchemikalienmischung sterilisiert und mahlt. Die sterilisierten Flocken werden dann im Werk Nr. 2 dem Material beigemischt.

Das Holzprodukt von Triumvirate in Industriequalität wird ohne jeglichen Neukunststoff hergestellt und unter der Marke BestPLUS verkauft. Das Schnittholz ist in verschiedenen Größen und Farben erhältlich und wird im Landschaftsbau, bei Betonformen und -stützen, für Paletten, Picknicktische und für andere Anwendungen verwendet. Triumvirate verwendet den Kunststoff auch zur Herstellung einer Versandpalette, die biopharmazeutische Hersteller verwenden, um das Risiko einer Kontamination durch Holzpaletten in ihre Anlagen zu verringern, sagte Ignacio.

MilliporeSigma, das 66 Länder bedient, möchte das Programm auf andere Standorte ausweiten. Es bleiben jedoch Herausforderungen bestehen. Die Technologie von Triumvirate sei schwer zu skalieren und an allen Standorten zu reproduzieren, bemerkte Ignacio, und überall dort, wo Verarbeitungssysteme installiert seien, würden Holzkäufer benötigt.

„Die Skalierung in naher Zukunft wird uns nicht sofort gelingen, deshalb habe ich nach alternativen Technologien gesucht“, sagte sie.

Dazu gehört die Depolymerisation, bei der Kunststoff in seine Monomere zerlegt wird. Das Problem dabei sei, dass der Rohstoff noch sortiert und aufbereitet werden müsse, sagte Ignacio.

Ihr Unternehmen sucht außerdem nach Absatzmöglichkeiten für ausgewählte Artikel, darunter Reaktorbeutel und Mehrschichtfolien, die als am schwierigsten zu recyceln gelten, aber dennoch einen guten Prozentsatz des Materialstroms ausmachen.

In der Zwischenzeit arbeitet Triumvirate daran, eine Präsenz an der Westküste aufzubauen. Eine Lebenszyklusanalyse zeigte, dass die Transportkosten hoch waren – und die Treibhausgasvorteile abnahmen –, wenn Einwegkunststoffabfälle von Biopharmaherstellern an der Westküste zur Verarbeitung nach Pennsylvania transportiert wurden.

„Hoffentlich haben wir im nächsten Jahr eine Möglichkeit, zumindest die Sendungen von der Westküste nach Osten zu sammeln und zu verdichten, sodass es sowohl im Hinblick auf den Treibhausgas-Fußabdruck – CO2-Fußabdruck – als auch auf die Transportkosten sinnvoller ist. " sagte Ignacio.

Fotos mit freundlicher Genehmigung von MilliporeSigma.

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