ResolVe

ResolVe

Recycling von Polystyrol mittels rohstofflicher Verwertung
Koordinator

Dr. Hannes Kerschbaumer
INEOS Styrolution Group GmbH
Mainzer Landstraße 50
60325 Frankfurt am Main
Tel.: +49 69 509550-1322
E-Mail: hannes.kerschbaumer@ineos.com

Beschreibung

Der Übergang von einer Linear- zu einer Kreislaufwirtschaft ist angesichts von Klimawandel, Umweltverschmutzung, Bevölkerungswachstum und Ressourcenabhängigkeit sowohl ökologisch als auch ökonomisch erforderlich. Ziel des Projektes „ResolVe“ ist ein Logistik- und Anlagen-Konzept zur wirtschaftlichen Nutzung von Polystyrol-Abfällen als Rohstoff für hochwertige neue Kunststoffprodukte. Eine rohstoffliche Verwertung von Altkunststoffen, die in der Erzeugung neuer Polymere münden kann, ist die thermisch induzierte Depolymerisation. Hierbei wird das Polymer thermisch in niedermolekulare Substanzen wie Monomere und Oligomere gespalten. Gegenüber der bislang üblichen thermischen Verwertung oder des werkstofflichen Recyclings der Kunststoffabfälle wird mit diesem Vorhaben die tatsächliche Schließung eines Kreislaufs angestrebt. Der Depolymerisationsprozess führt nicht zum sogenannten „Downcycling“ der Wertstoffe und stellt dabei nur moderate Anforderungen an die Reinheit der Abfallströme, wodurch viele post-consumer-Abfallströme genutzt werden können.

INEOS Styrolution leitet den Forschungsverbund mit dem Ziel, das bei der Depolymerisation als Hauptbestandteil entstehende Styrol-Monomer in der eigenen Produktion einzusetzen. Dazu wird der Gesamtprozess einer intensiven Bewertung unterzogen, und die Voraussetzungen für eine Investition werden geprüft.

Arbeitsschwerpunkte

  • Logistik und ökonomische Bewertung
  • Aufbereitungstechnische Vorkonditionierung
  • Depolymerisation von Polystyrol-Abfällen im Labormaßstab
  • Depolymerisation von Polystyrol im Doppelschneckenextruder
  • Destillative Aufbereitung
  • Untersuchungen zum Einfluss von Verunreinigungen auf den Depolymerisationsprozess von PS
  • Verwertung von Nebenprodukten mittels Steam Cracking

AP 1 Projektleitung

Ansprechpartner

Dr. Hannes Kerschbaumer, INEOS Styrolution Group GmbH, Mainzer Landstraße 50, 60325 Frankfurt am Main, E-Mail: hannes.kerschbaumer@ineos.com

Kurzbeschreibung

Zur erfolgreichen Durchführung des Projektes ist ein regelmäßiger Informationsaustausch zwischen den Partnern und mit dem Projektträger notwendig. Die Konsortiumsstruktur mit fünf Partnern und weiteren Unterauftragnehmern erfordert eine sorgfältige Steuerung des Projektes, um eine zielgerichtete und ergebnisorientierte Zusammenarbeit zu gewährleisten. Die Einzelaufgaben umfassen: Koordination des Projektkonsortiums; thematische Zusammenfassungen der erarbeiteten Ergebnisse; Berichtswesen (inkl. Meetingprotokolle, Meilensteinreport und regelmäßige Berichte); Organisation der Projekttreffen und regelmäßigen Telefonkonferenzen; Organisation des Gefahrstoffversandes zwischen Aachen, Bayreuth und Köln; Beobachtung von parallelen Ansätzen zum rohstofflichen Recycling von Polystyrol.

AP 2 Beschaffung von Abfallproben und Erarbeitung eines Recyclingkonzeptes

Ansprechpartner

Prof. Dr. Thomas Pretz, RWTH Aachen, Institut für Aufbereitung und Recycling, Wüllnerstraße 2, 52056 Aachen, E-Mail: pretz@ifa.rwth-aachen.de

Projektpartner

INEOS Styrolution

Kurzbeschreibung

Im Dialog mit wichtigen Entsorgungsunternehmen werden die wichtigsten Stoffströme erfasst und Proben beschafft. Diese werden untersucht, aufbereitet und hinsichtlich ihrer Eignung für das chemische Recycling bewertet. Für diese Stoffströme werden spezifische Logistikkonzepte erarbeitet, sodass eine hohe Recyclingquote erzielt werden kann. Darüber hinaus werden bestehende Kontakte zu anderen Forschungsgruppen, die sich mit der Sammlung von marinem Kunststoffabfall beschäftigen, genutzt und weitere hergestellt, um die Verfügbarkeit von Stoffströmen aus der Umwelt in das Logistikkonzept einzubinden.

AP 3 Depolymerisation von reinem Polystyrolgranulat bei gezielter Variation relevanter Werkstoffparameter

Ansprechpartner

Prof. Dr. Hans-Werner Schmidt, Neue Materialien Bayreuth GmbH, Gottlieb-Keim-Straße 60, 95448 Bayreuth, E-Mail: hans-werner.schmidt@ uni-bayreuth.de

Projektpartner

RWTH Aachen IKV, INEOS Styrolution, INEOS Köln

Kurzbeschreibung

Es soll grundlegendes Wissen über die Art der entstehenden Produkte bei der Depolymerisation von PS gewonnen werden. Dazu wird die Depolymerisation an Modellsubstanzen im Labormaßstab durchgeführt. Parallel dazu wird eine geeignete Extruderanordnung mit Abscheider aufgebaut und die Depolymerisation durchgeführt, um erreichbare Ausbeuten und Parametereinflüsse zu bestimmen. Die Reaktionsprodukte werden u.a. mittels GC-MS untersucht. Erste Versuche mit Realproben werden durchgeführt und die destillative Abtrennung von Styrol wird demonstriert. Die Nebenprodukte werden hinsichtlich ihrer Eignung für den Crack-Prozess bewertet. Die Prozessparameter werden in beiden Depolymerisationsanlagen optimiert.

AP 4 Depolymerisation von reinem Polystyrolgranulat bei gezielter Variation relevanter Verunreinigungen

Ansprechpartner

Maximilan Adamy, RWTH Aachen, Institut für Kunststoffverarbeitung, Seffenter Weg 201, 52074 Aachen, E-Mail: maximilian.adamy@ikv.rwthaachen. de

Projektpartner

RWTH Aachen I.A.R., INEOS Styrolution, Neue Materialien Bayreuth

Kurzbeschreibung

Das zu recycelnde Material enthält im Allgemeinen eine große Bandbreite unterschiedlichster Verunreinigungen. Diese sollen charakterisiert und ihr Einfluss auf den Depolymerisationsprozess von PS soll untersucht werden. Mögliche Quellen von Polystyrolabfall sind: die Polystyrolfraktion aus Haushaltsabfall (Duales System), Polystyrol aus der gewerblichen Abfallsammlung und Proben von marinem Kunststoffabfall. Die weiteren Schritte umfassen: Vorsortierung, Konditionierung des Abfalls, Depolymerisationsprozess im Kolben und im Extruder, Anpassung der Realproben an die optimalen Prozessbedingungen und Ermittlung der optimalen Fahrweise in Abhängigkeit von der Stoffquelle.

AP 5 Fraktionierende Destillation und Verwertung der Styrolmonomere und der Nebenprodukte

Ansprechpartner

Dr. Ralf Gesthuisen, INEOS Köln GmbH, Alte Straße 201, 50769 Köln, E-Mail: ralf.gesthuisen@ineos.com

Projektpartner

Neue Materialien Bayreuth, INEOS Styrolution

Kurzbeschreibung

Bei der Depolymerisation fällt kein reiner Monomerenstrom an, sondern vielmehr ein Gemisch von Monomeren, Oligomeren und sonstigen flüchtigen Komponenten. Für die Repolymerisation müssen die Monomere aus diesem Gemisch mittels fraktionierender Destillation abgetrennt werden. Es verbleiben weitere Fraktionen, die durch einen geeigneten Steamcracking-Prozess zu wiederverwertbaren Substanzen umgesetzt werden sollen. Die entstehenden Produkte werden qualitativ und quantitativ untersucht. Darauf aufbauend wird der Cracking-Prozess durch Anpassung der Prozessparameter und eventuelle Zugabe von Naphtha und/oder Wasserstoff optimiert.

AP 6 Wirtschaftliche und ökologische Betrachtung des Recyclingkonzeptes

Ansprechpartner

Dr. Hannes Kerschbaumer, INEOS Styrolution Group GmbH, Mainzer Landstraße 50, 60325 Frankfurt am Main, E-Mail: hannes.kerschbaumer@ineos.com

Projektpartner

RWTH Aachen I.A.R.

Kurzbeschreibung

Mit den im Projekt gewonnenen Erkenntnissen wird das in AP 2 erarbeitete Logistikkonzept angepasst. Die Kosten der gesamten Kette, inklusive Einsammeln und Recyceln, werden ermittelt. Die Standortfrage einer Depolymerisationsanlage sollte einen großen Einfluss auf die Gesamtkalkulation haben: Die Bereitstellung in Menge und Qualität ausreichender Rohstoffe wird regional und national unterschiedlich leicht realisierbar sein. Als Spezialfall wird betrachtet, ob sich eingesammelter Kunststoff aus der Umwelt ebenfalls für eine wirtschaftliche Nutzung eignet. Eine ökologische Betrachtung (CO2-Fußabdruck) der Depolymerisation wird durchgeführt.

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