Beispiele aus der Praxis

• Verwendung von Rezyklat aus recyceltem Polyamid
• Anteil an Recyclingkunststoffen in den Produkten innerhalb von fünf Jahren um 344 % gesteigert
  

Durch die zunehmende Verwendung von Rezyklat-Kunststoffen ist es das Ziel, den Materialverbrauch nach und nach zu reduzieren. In den letzten fünf Jahren wurde dadurch der Anteil an Recyclingkunststoffen in den Produkten um 344 % erhöht [Deutscher Nachhaltigkeitspreis (2020)].

Kärcher verwendet ein Polyamidrezyklat des Herstellers DOMO. Dieses wird aus Gewebe von recycelten Airbags und Produktionsabfällen hergestellt. Bei der Verarbeitung zum Produkt wird das Rezyklat mit einem 30-prozentigen Glasfaseranteil verstärkt, um beim Einsatz einem sehr hohen Druck standzuhalten und gegen Umwelteinflüsse sowie Reinigungsmittel beständig zu sein. Darüber hinaus weist das recycelte Material die gleichen Eigenschaften wie das Originalmaterial auf [Kärcher (2021)].

• KI-optimierte Werkzeugentwicklung erhöht den Recyclinganteil auf 85 %
• Durch Computersimulation konnten beim Anfahren der neuen Produktion 1.000 kWh Strom eingespart werden

Die BBM Maschinenbau und Vertriebs GmbH produziert Extrusionsblasformanlagen und Werkzeuge. Bei der Konstruktion bestimmter Extrusionswerkzeuge konnte mit Hilfe von Simulationen des Extrusionsblasformvorgangs, anhand eines „Digitalen Zwillings“ und anschließender Optimierung durch künstliche Intelligenz, aus hunderten verschiedenen Variationen die optimale Werkzeugform gefunden werden. Diese verbesserte Werkzeugform ermöglichte es, bei Extrusionsblasformanlagen den Anteil des Rezyklat-Einsatzes in den produzierten Kunststofffässern auf bis zu 85 % zu erhöhen.

Durch den hohen Simulationsanteil beim Werkzeugbau halbierte sich der Ressourcenverbrauch in der Testphase der Werkzeugformen. Beim Anfahren neuer Aufträge konnten so insgesamt rund 1.000 kWh Strom pro Jahr eingespart werden, was 408 kg CO₂-Äquivalenten entspricht.

Durch den Einsatz in der Werkzeugkonstruktion konnte der Anteil von Rezyklat bei dreischichtigen Kunststoffhohlkörpern auf bis zu 85 % erhöht werden.

Weitere Informationen zu diesem und weiteren Praxisbeispielen können in der Studie "Potenziale der schwachen künstlichen Intelligenz für die betriebliche Ressourceneffizienz" des VDI ZRE nachgelesen werden.

• Grohe deckte 2019 den Materialbedarf in der Herstellung bereits zu 55 % aus recyceltem Material
• Allein der Bedarf an Messing wurde zu 23 % durch Schrott gedeckt
• Die werkinterne Recyclingquote beträgt 100 % bei ABS-Kunststoffen

Ein sehr erfolgreiches Beispiel für den Einsatz von Sekundärrohstoffen und Recycling ist die Grohe AG. Grohe achtet so weit wie möglich darauf, Sekundärrohstoffe einzusetzen, und legt Wert auf die Recyclingfähigkeit der produzierten Materialien. So kann gewährleistet werden, dass die eingesetzten Materialien am Ende des Produktlebenszyklus wieder dem Produktionskreislauf zugeführt werden können. 2019 wurde der Materialbedarf der Herstellung bereits zu 55 % durch recyceltes Material gedeckt. Allein der Bedarf an Messing wurde zu 23 % durch Messingschrott erfüllt.

Bei Kunststoffen wird der in der Produktion anfallende Abfall aus Angüssen direkt im Werk zu Regranulat aufbereitet und dem Produktionsprozess wieder zugeführt. Die werkinterne Wiederverwertungsquote für ABS-Kunststoffabfälle beträgt dadurch 100 %. Das bedeutet, dass, wo auch immer die Qualitätsanforderungen es zulassen, Sekundärrohstoffe für Kunststoffteile eingesetzt werden. 

Bei Verpackungen wird bei Grohe zu fast 100 % auf Papier zurückgegriffen, wobei der Altpapieranteil für die Herstellung von Verpackungen 2019 rund 81 % ausmachte. Die verwendeten Kartons aus PPK-Faser bestehen zu 79 % aus Recyclingfasern.

• Herstellung einer Polyamidfaser aus Abfallkunststoffen
• VAUDE hat eine spezielle Kleidungskollektion, genannt „Recycled Kollektion“

Vaude hat als eines der ersten Unternehmen ein Verfahren eingesetzt, welches aus schwer recycelbaren Kunststoffen, wie z. B. Altreifen, Kunstfasern, wie z. B. Polyamid, erzeugt. Hierbei wird Pyrolyseöl aus dem chemischen Recycling von Altreifen bei der Polyamidherstellung zugeführt und dient so als Alternative zum Rohöl bei der Kunststoffherstellung. Dabei haben die daraus hergestellten Polyamide dieselben Eigenschaften und können genauso weiterverarbeitet werden, sodass die Produkte die gleiche Qualität wie Rohölprodukte aufweisen. Aus einem Altreifen können so etwa fünf Outdoorhosen produziert werden. Neben diesen Materialeinsparungen beträgt laut einem Life Cycle Assessment die CO2-Einsparung ca. 60 % im Vergleich zu Polyamid aus Rohöl.

Darüber hinaus gibt es bei VAUDE eine „Recycled Kollektion“. Bei dieser wird recyceltes Polyethylenterephthalat aus Flaschen und Verpackungen verwendet, um Rucksäcke und Taschen herzustellen. Durch den Einsatz von Recycling-PET können bis zu 65 % Material gegenüber der Verwendung von neuem PET eingespart werden. Ziel ist es, dass bis 2024 ca. 90 % aller VAUDE-Produkte zu mehr als 50 % aus recyceltem oder biobasiertem Material bestehen. Durch die Verwendung des aus Verpackungsmüll produzierten Recyclingkunststoffs „Procylen“ vom Recyclingunternehmen ALBA werden bei der Herstellung 3 kg Verpackungsmüll weiterverarbeitet, wodurch sich somit 54 % CO2-Emmissionen einsparen lassen.

• Herstellung von hochwertigen Rezyklaten aus Abfallkunststoffen
• 50 % (811 kg) Treibhausgase werden durch das Rezyklat je Tonne eingespart

Das Recyclingunternehmen ALBA Recycling stellt in einem speziellen Recyclingwerk in Eisenhüttenstadt (Brandenburg) aus Kunststoffabfällen hochwertige Rezyklate für die produzierende Industrie her. Ein über mehrere Jahre im Werk entwickeltes aufwendiges Recyclingverfahren ermöglicht es, Rezyklate trotz unterschiedlicher Ausgangsmaterialien mit konstant hoher Qualität zu produzieren. Die vorsortierten Sekundärrohstoffe wie Polyethylen (PE), Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) werden nach der Anlieferung geschreddert, gewaschen, feinsortiert und je nach Anforderungen aufbereitet.

Die zwei produzierten Rezyklate „Recythen“ und „Procylen“ haben sich bereits bewährt und sind hervorragend geeignet für gängige Herstellungsverfahren, wie Spritzgießen, Blow-Moulding und Extrusion. Die Kunststoffe bieten sogar den Vorteil, bestimmte Eigenschaften wie Fließfähigkeit, Schlagzähigkeit, Steifigkeit sowie UV- und Hitzebeständigkeit genau auf die Anforderungen von Kunden abzustimmen. Dies macht sie gerade für Kunden attraktiv, welche diese in innovativen Produkten verwenden wollen.

Durch die zwei Produkte werden nicht nur Rohstoffe eingespart, sondern auch, verglichen mit Primärkunststoff aus Rohöl, Treibhausgase. Bei Recythen werden so pro Tonne 811,2 kg Treibhausgase eingespart, was einer Reduktion von 50 % entspricht. Procyclen erreicht eine Reduktion von 30 %, dies soll in Zukunft durch Prozessverbesserungen ebenfalls auf 50 % gesteigert werden.

• Herstellung von hochwertigen Polyamidgarnen aus Fischernetzen und Abfallkunststoffen
• 90 % geringeres global warming potential im Vergleich zu konventionellem Nylon
• Einsparung von 65.100 t CO₂-Emissionen

Aquafil ist ein Hersteller von synthetischen Polyamidfasern und hat ein Recyclingverfahren entwickelt, welches es ermöglicht, aus recycelten Nylon-/Polyamid-Abfällen ein Polyamid herzustellen, das in der Textilherstellung Verwendung findet. Das Recyclingpolyamid wird zu einem Nylongran verarbeitet und unter dem Markennamen ECONYL® vermarktet. Obwohl zu 100 % aus Abfällen hergestellt, besitzt es die gleichen Eigenschaften wie Nylon aus Primärrohstoffen. Dadurch kann es in einer Vielzahl von Bereichen in der Textilindustrie eingesetzt werden. 2014 wurde das Unternehmen mit dem Deutschen Nachhaltigkeitspreis ausgezeichnet.

Um den Bedarf an Sekundärrohstoffen zu decken, welche für die Herstellung des ECONYL®-Garns benötigt werden, wurde ein globales Sammelsystem aufgebaut. So werden Fischernetze, Stoffreste, Teppichböden und Industriekunststoffe als Sekundärrohstoff auf der ganzen Welt gesammelt. Die Fischernetz-Abfälle im Meer machen 10 % des Kunststoffmülls in den Ozeanen aus. In Kooperation mit der Healthy Seas Foundation konnten seit dem Start in 2013 schon 453 t Fischernetz-Abfälle gesammelt werden. Darüber hinaus betreibt Aquafil in den USA zwei eigene Teppichboden-Recyclinganlagen. Dort werden jährlich 32 t Teppichboden verarbeitet, welcher in seine drei Hauptbestandteile zerlegt wird: Nylon 6, Polypropylen (PP) und Kalziumcarbonat.

Das Nylon 6 wird in Slowenien zusammen mit anderen Abfällen wie Fischereinetzen oder Textilresten weiterverarbeitet, um daraus ECONYL®-Nylon herzustellen. Polypropylen dient als Sekundärrohstoff in der Spritzgussproduktion und Kalziumcarbonat findet im Straßenbau sowie als Betonzusatz Verwendung. Pro 10.000 t verwendeten ECONYL® werden 70.000 Fässer Rohöl eingespart und 65.100 t CO₂-Emissionen vermieden. Das global warming potential von ECONYL®- ist um 90 % geringer als von Nylon aus dem Primärrohstoff Erdöl.

• Einsatz von farbcodiertem Rezyklat zur verbesserten Abfallsortierung
• Herstellung von Pflanzentöpfen für den Gartenbau aus recyceltem Kunststoff

• Höherer Anteil an Rezyklat in der PVC-Fensterproduktion
• 1.587 t CO₂ Einsparung pro Jahr
• 106 t Materialeinsparung pro Jahr

• Recycelbare Gummimatten aus Altreifenrezyklat
• Einfache Wiederverwendung des Materials ohne Einsatz von Lösemitteln
• CO₂-Einsparung von etwa 2.660 t pro Jahr

Altreifen werden in Deutschland meistens nach ihrer Nutzungsdauer einer thermischen Verwertung unterzogen. Das soll sich nun mit einem neuen Recyclingverfahren der matteco GmbH ändern. Diese stellt Gummimatten aus Altreifen her und bietet somit eine Alternative zur konventionellen Nutzung der Reifen.

Um diese neuartige Verwertung zu ermöglichen, musste ein neues Verfahren mit neuer Anlagentechnologie entwickelt werden. Diese verwendet feines Gummimehl und presst es mit einem geringen Anteil eines Copolyester-Schmelzklebers ohne Weichmacher zu neuen Gummimatten. Dabei verbindet der speziell hergestellte Schmelzkleber das Gummimehl ganzflächig und sorgt somit für eine hohe Stabilität und Flexibilität, wodurch Bruchstellen vermieden werden können. Das Erstaunliche bei dieser Art von Produktion ist, dass gebrauchte Matten wieder an matteco zurückgegeben werden können. Die zurückgegebenen Matten werden dann gereinigt, zerkleinert und ohne die Zugabe weiterer Bindemittel erneut der Produktion zugeführt. Somit kann Materialabfall vermieden werden und gleichzeitig können synthetische Gummiprodukte, welche bisher zur Herstellung genutzt wurden, substituiert werden.

Der eindeutige Vorteil dieser Produktion besteht darin, dass die Matten zu 100 % recycelbar sind. Außerdem muss kein umweltschädliches Lösemittel eingesetzt werden, um das Bindemittel zu entfernen. Somit ergibt sich im Vergleich zu einer herkömmlichen Gummimattenproduktion von etwa 540 t pro Jahr eine Einsparung von ca. 2.660 t CO₂-Äquivalent.

• Produktion von kompakten PUR-Pressplatten aus PUR-Spänen
• Nutzung von Abfällen aus der Produktion von Wärmedämmplatten aus PUR-Kunststoffen
• Reduktion des Abfallaufkommens in der Dämmstoffindustrie und Erzeugung neuer Wertstoffe

Oft werden Abfälle in der Industrie nicht weiterverwertet, weil der Weitertransport von sperrigen Materialien sehr kostspielig ist. Bei dem Abfall von Polyurethanstaub in der Firma Paul Bauder GmbH & Co. KG war dies bisher auch der Fall. Die Paul Bauder GmbH & Co. KG stellt Material für Dächer zum Dichten, Dämmen, Begrünen sowie zur Energiegewinnung her. Die Teile zur Wärmedämmung werden aus Polyurethan-Hartschaum (PUR) geschnitten. Der anfallende Staub ist ein sehr voluminöser Abfall und muss somit komprimiert werden, bevor er weiterverkauft und transportiert werden kann.

Das Komprimieren findet mit Hilfe der aufgestellten Brikettieranlage statt, welche komplett automatisiert abläuft und in den Fertigungsprozess integriert ist. Es werden im Betrieb mit Hilfe der RUF-Pressen jährlich mehr als 100.000 PUR-Briketts aus dem bislang als Abfall gekennzeichneten PUR-Staub gefertigt. Bei der Weiterverarbeitung anderer Firmen werden die Briketts wieder zerkleinert und daraus PUR-Pressplatten gemacht. Diese ähneln normalen Pressspannplatten mit dem Unterschied, dass sie durch ihre Wasserfestigkeit vielseitiger einsetzbar sind.

• Produktion von biobasierten Kunststoffkompositen für die Automobilindustrie
• Nutzung von ressourcenintensiv hergestellten Abfallstoffen aus der Tequila-Produktion

In der Automobilbranche wird für den Bau von Fahrzeugen Kunststoff benötigt, daher forscht Ford seit 2000 an der Nutzung nachhaltiger Materialien [Stoller, D. (2016)]. In der Erforschung von nachhaltigen Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen hat der Automobilhersteller Ford ein Kunststoffkomposit basierend auf in der Tequila-Herstellung als Nebenprodukt anfallenden Agavenfasern entwickelt [Brünglinghaus,C. (2016)].

Für die Herstellung von Tequila werden Agavenherzen verwendet. Nach dem Auspressen des Saftes bleiben die Zellfasern übrig [TequilaKontor (2019)]. Normalerweise würden die Pflanzenfasern zum Teil für die Düngung neuer Pflanzen oder die Verarbeitung von Papier verwendet werden. Ein neues, innovatives Anwendungsfeld tut sich mit der Aufbereitung der Pflanzenfasern und der Weiterverarbeitung zu Kunststoffkompositen auf. Die auf pflanzlichen Fasern basierenden Kunststoffkompositen weisen ein geringes Gewicht und eine gute Haltbarkeit auf. Sie eignen sich daher sehr gut für den Einsatz in Innenräumen von Kraftfahrzeugen [Brünglinghaus, C. (2016)].

• Nutzung von Kunststoffabfällen für die Herstellung von Rohöl und Erdgas
• Einsparung von fossilen Primärrohstoffen durch die stoffliche Nutzung von Kunststoffabfällen

Mit steigendem Konsumverhalten und veränderten Lebensbedingungen in der Gesellschaft hat sich das Verpackungsabfallaufkommen ebenfalls erhöht. Laut Umweltbundesamt ist die Menge für den Kunststoffanteil im Verpackungsabfall in Deutschland von 2008 auf 2018 um mehr als 500.000 t im Jahr gestiegen [Umweltbundesamt(2020)]. Bei einem anwachsenden Abfallaufkommen spielen das Recycling und die Verwertung eine große Rolle.

OMV hat daher in dem Projekt ReOil eine Technologie entwickelt, bei welcher der Kunststoff aus Verpackungsabfällen verwertet und zu Rohöl umgewandelt wird. Begonnen hat es 2013 mit einer Versuchsanlage, die pro Stunde 5 kg Kunststoffabfall verarbeiten konnte. Seit 2018 hat OMV eine Pilotanlage in Betrieb, welche es ermöglicht, pro Stunde 100 kg Kunststoffabfall in 100 l Rohöl umzuwandeln [Industriemagazin (2018)].

Der Kunststoff wird hierzu zerkleinert und mit einem Lösungsmittel auf über 400 Grad Celsius erhitzt. Die beigefügten Chemikalien sorgen zum einen für eine bessere Wärmeübertragung und zum anderen steigern sie den Durchlauf des Kunststoffs, indem sie die Viskosität verändern [OMV Konzern (2018)]. Beim Erhitzen wird die Masse zu Gas verdampft. Langkettige Kohlenwasserstoffverbindungen werden dabei auseinandergebrochen und es bleiben kurzkettige Rohöl-Verbindungen zurück. Als Nebenprodukt zum Rohöl entsteht bei diesem Prozess auch Erdgas. Beide Endprodukte könnten abhängig von der Wirtschaftlichkeit wieder zu Benzin, Diesel oder Kunststoff weiterverarbeitet werden [Industriemagazin (2018)].

Die nächste ReOil-Anlage soll in Zukunft bis zu 2.000 kg Kunststoff pro Stunde verarbeiten können [OMV Konzern (2018)].

• Herstellung von hochwertigen Rezyklaten aus Abfallkunststoffen
• Ein Zehntel der Emissionen im Vergleich zur Neuproduktion von Flaschen
• Auch Wiederverwertung von komplexeren Kunststoffen