Im Zirk-Tex-Vorhaben erforschen sechs Fraunhofer-Institute eine vollständige Pilotprozesskette von der Sortierung gemischter PP- und PET-Abfälle bis zur Filamentproduktion. Chemische Glykolyse, lösungsmittelbasierte Aufbereitung und Pyrolyse reinigen die Polymere, reduzieren Störstoffe und erzeugen hochwertige rPP- und rPET-Rezyklate. Multifilamentgarne werden zu Dachbahnen, Folien und Vliesen verarbeitet. Zusätzlich entsteht ein biologisch abbaubares PLA-PBS-Geotextil mit steuerbarer Abbaugeschwindigkeit für den Einsatz in Geokunststoffen. Die Prozesse optimieren Reinheit, Homogenität und Wirtschaftlichkeit unter systematischer, intensiver, umfassender ökologischer Begleitung.
Inhaltsverzeichnis: Das erwartet Sie in diesem Artikel
Glykolyse, lösungsmittelbasiertes Recycling und Pyrolyse verbessern Rezyklatqualität im Pilotmaßstab
Das Zirk-Tex-Vorhaben des Fraunhofer CCPE verfolgt das Ziel, Post-Consumer-Kunststoffabfälle, die bislang nicht genutzt wurden, in hochwertige Rezyklate für Dachbahnen, Folien und Vliese zu überführen. Dafür setzen die Wissenschaftler mechanische Sortierungsverfahren ein und ergänzen diese im Pilotmaßstab um chemische Technologien wie Glykolyse, lösungsmittelbasiertes Recycling und Pyrolyse. Anschließend erfolgt eine umfassende Analyse der Rezyklatqualität, Homogenität und Verarbeitungsstabilität von rPP und rPET unter realistischen Produktionsbedingungen. Die gewonnenen Daten unterstützen die Optimierung industrieller Recyclingprozesse.
Recyclingmarkt PP PET mit hohem Wachstumspotenzial stößt auf Qualitätsgrenzen
Aufgrund steigender Umweltauflagen wächst die Nachfrage nach recycelten Kunststoffen wie PP und PET kontinuierlich. Derzeit hemmen Verunreinigungen in Post-Consumer-Abfällen die Marktakzeptanz vieler Rezyklate, da sie die Materialeigenschaften beeinträchtigen. Im Zirk-Tex-Projekt arbeiten sechs Fraunhofer-Institute – IAP, ICT, IVV, IOSB, LBF und UMSICHT gemeinsam mit dem IME – an der lückenlosen Optimierung der Recyclingkette von der Sortierung bis zur Faserproduktion, um Qualität, Reinheit und Verarbeitungsstabilität nachhaltig zu verbessern und Homogenität weiter zu steigern.
Gesamte Recyclingwertschöpfungskette von PP und PET im Pilotmaßstab realisiert
Am Pilotstand werden alle Stufen der Wertschöpfung für Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET) im Pilotmaßstab erprobt. Zunächst sortiert das Fraunhofer IOSB Kunststoffabfälle verschiedener Fraktionen. Am Fraunhofer ICT und IVV setzen die Wissenschaftler chemische Glykolyseverfahren und lösungsmittelbasierte Aufbereitung ein, um Material zu gewinnen. Das LBF übernimmt anschließend die Integration maßgeschneiderter Additive. Am IAP wird das Material zu Fasern extrudiert und versponnen. Parallel sorgfältig analysieren UMSICHT und IML detaillierte Stoffflüsse und Ökobilanzen.
33 Prozent PP extrahiert und zu robusten Multifilamentgarnen verarbeitet
Das Fraunhofer IVV hat ein Lösungsverfahren entwickelt, mit dem aus heterogenen Kunststoffabfällen 33 Prozent Polypropylen isoliert und 67 Prozent Fremdstoffe ausgeschieden werden. Im Ergebnis enthielt das aufbereitete rPP nach der Abtrennung weniger als zwei Prozent Polyethylen. Danach erfolgte am IAP die Weiterverarbeitung des sortenreinen Materials. Dort setzte man auf angepasste Additivkombinationen und Schmelzspinntechnologie, um Multifilamentgarne mit hoher Dimensions- und Verarbeitungsstabilität im Pilotmaßstab zu erzeugen. Die Garne überzeugen durch homogenes Faserbild und verbesserte mechanische Eigenschaften.
IAP repolymerisiert BHET zu rPET und spinnt Multifilamentgarn effizient
Mittels glykolytischer Solvolyse wurde im Fraunhofer ICT aus Post-Consumer-PET ein Zwischenprodukt, das Bis(2-hydroxyethyl)terephthalat (BHET), isoliert. Anschließend realisierte das IAP die Repolymerisation dieses Monomers zu rPET, das auf Pilot-Schmelzspinnanlagen in einem 48-filamentigen Multifilamentgarn verarbeitet wurde. Zudem erfolgte eine umfassende Charakterisierung mittels DSC und GPC, um Molekulargewichtsverteilung und thermische Eigenschaften des produzierten Garns zu bestimmen. Parallel führten die Forscher lösungsmittelbasiertes Recycling derselben PET-Fraktion durch, um alternative Verarbeitungsrouten zu validieren.
Recyclingreste pyrolysiert, liefern gas und ölreiche Fraktionen, steigern Effizienz
Die am Fraunhofer UMSICHT durchgeführte Pyrolyse von Rückständen, die beim lösungsmittelbasierten Recycling von PP und bei der Solvolyse von PET anfallen, erzeugt gasförmige und ölige Fraktionen mit sehr geringem Koksanteil. Diese Produkte lassen sich vielseitig weiterverwerten, etwa als Ausgangsmaterial für Synthesegase, Brennstoffkomponenten oder chemische Grundstoffe. Durch die Integration dieses thermochemischen Schritts wird nicht nur der Materialkreislauf geschlossen, sondern auch der energetische Gesamtwirkungsgrad der Recyclingprozesse optimiert. Zudem entstehen nachhaltig geringere Emissionen.
LBF-Additive regulieren präzise den Abbauzeitpunkt und Abbauverlauf geotextiler Biofasern
Biobasierte Polymere wie Polylactid (PLA) und Polybutylensuccinat (PBS) dienen im zweiten Use Case als Ausgangsmaterial für die Produktion störstofffreier Geotextilfasern. Bei kontrollierten Lagerungsbedingungen über 25 Wochen mit 40 °C Temperatur und 90 Prozent relativer Luftfeuchte konnten spezifische Additivkombinationen am LBF den Abbauzeitpunkt sowie den Abbauverlauf exakt modulieren. Parallel durchgeführte Ökotoxizitätstests am IME belegten, dass während des Abbaus keinerlei gesundheits- oder umweltgefährdende Rückstände entstehen. Diese Ergebnisse untermauern die Sicherheit für zukünftige Anwendungen.
Stoffstromanalyse des IML zeigt PP- und PET-Bestände trotz Optimierungsbedarf
Die kumulierten Umweltbilanzen der Fraunhofer-UMSICHT demonstrieren, dass die innovativen Zirk-Tex-Recyclingverfahren für PP, PET und Biopolymere in Bezug auf Treibhausgasemissionen eine bessere Performance aufweisen als Neuprodukte. Ergänzende Stoffstromanalysen des Fraunhofer IML bestätigen, dass ausreichend Post-Consumer-PP- und -PET-Material am Markt verfügbar ist. Gleichwohl bedarf es weiterer Optimierungsschritte in der Sortierung und Logistik, um die Materialreinheit zu erhöhen und die Prozesskosten zu reduzieren. Auf diese Weise werden ökologische Potenziale ausgeschöpft und Effizienz erhöht.
Pilotprozessketten kombinieren innovative Glykolyse, Pyrolyse und Additive zu rPP-Fasern
Das Zirk-Tex-Projekt des Fraunhofer CCPE bildet eine vollständige Pilotprozesskette für Polypropylen und PET ab: Sortierung, chemische und lösungsmittelbasierte Recyclingmethoden, Additivierung sowie Filamentbildung gehören dazu. Mithilfe von Glykolyse entsteht rPET, Pyrolyse sichert rückgewonnenes Öl und Gas. Durch innovative Trenntechniken gewinnen die Forscher sortenreines rPP, das sich zu Multifilamentgarn verarbeiten lässt. Bioabbaubare PLA/PBS-Fasern stehen als Geotextilien mit einstellbarer Abbaurate bereit. Die Ökobilanz zeigt deutliche Klimavorteile gegenüber Neuware auf und unterstreicht das Marktpotenzial.
