Wie der Geruch von Rezyklat reduziert werden kann

Wird der erdölbasierte Kunststoff über Verbrennung entsorgt, so entsteht viel CO2. Auch die Entsorgung auf ungesicherten Deponien in manchen Ländern verschwendet Ressourcen und verschärft die Müllproblematik. Je mehr Altkunststoff aufbereitet und wiederverwendet wird, desto stärker können diese Umweltbelastungen reduziert werden. Aktuell gibt es hier einen enormen Nachholbedarf – nur etwa 15 % neuer Kunststoffprodukte sind aus Rezyklat. Die Zeit drängt: Knapp zwei Drittel aller Verpackungen (rund 65 %) müssen gemäß EU-Verpackungsrichtlinie bis Ende des Jahres 2025 recycelt werden. Bis 2030 soll sogar eine Rezyklateinsatzquote von 30 % in Verpackungen, die Kunststoff enthalten, verbindlich eingeführt werden. Um diesen Wert zu erreichen, müssen vor allem die Qualität der Rezyklate und die verfügbaren Mengen der aufbereiteten Kunststoffe erheblich steigen. Dies erfordert effizientere Produktionsprozesse in der Industrie – und dafür braucht es neue Technologien. Zeppelin Systems, Friedrichshafen, arbeitet und forscht schon seit Jahren daran, aus Kunststoffabfällen hochwertiges Recyclinggranulat zu erzeugen und stellte ein Anlagenkonzept vor, mit dem sich dieses Ziel nicht nur erreichen, sondern auch die Produktivität steigern lässt.

Kunststoffrezyklate können von Natur aus unangenehm riechen. Grund sind die flüchtigen organischen Verbindungen (VOC). Damit sind die Rezyklate lediglich für minderwertige Anwendungen einsetzbar. Gilt es, höherwertige Produkte zu erzeugen, so muss der Geruch verschwinden. Die Desodorierungsanlagen des Anlagenbauers entgasen die Rezyklate, indem sie die VOC in einem thermisch-physikalischen Reinigungsprozess kontinuierlich oder diskontinuierlich eliminieren. Bei dem kontinuierlichen Verfahren DEO-C wird der Füllstand im Entgasungssilo nach dem Anfahren konstant gehalten, das heißt die Produktmassenströme an Eintritt und Austritt sind gleich. Das Kunststoffgranulat wird vor dem Entgasungssilo in einem Querstromwärmeaustauscher mit heißer Luft in kurzer Zeit auf die benötigte Prozesstemperatur erhitzt und dann zum Entgasungssilo transportiert. Dort wird es mit heißer Luft beaufschlagt und für eine exakt definierte Verweilzeit mit Luft durchströmt, die die flüchtigen Fremdstoffe aufnimmt. Danach werden die desodorierten Kunststoffrezyklate in einem weiteren Querstromwärmeaustauscher abgekühlt, um transportiert und weiterverarbeitet zu werden. Das kontinuierliche Verfahren eignet sich besonders für das Herstellen gleichbleibender Produkte über sehr lange Produktionszeiträume hinweg. Mit einer effizienten Energierückgewinnung können die Prozesskosten erheblich reduziert werden. Das diskontinuierliche (Batch-)Verfahren DEO-B unterscheidet sich dadurch, dass eine definierte Menge an Kunststoffgranulat direkt im Silo vorgelegt, erhitzt, entgast und abgekühlt wird. Die Prozessluft wird über einen Rekuperator (Luft/Luft-Wärmeaustauscher) vorgewärmt und mit einem zusätzlichen Erhitzer auf die erforderliche Desodorierungstemperatur gebracht. Das Desodorierungssystem arbeitet batchweise, da das Entgasungssilo zunächst mit Granulat befüllt wird und nach dem Degassingprozess wieder komplett entleert wird. Schon während des Befüllens – ab einem Grundfüllstand – wird heiße Luft eingeblasen, die das Granulat erhitzt und gleichzeitig durchspült. Dabei erwärmt sich das Schüttgut, beginnend vom untersten Konusabschnitt bis in den oberen Bereich der Schüttung. An der Einblasstelle beginnt die Entgasungszeit für das Produkt sofort. Ist der Sollfüllstand erreicht, beginnt die Entgasungszeit für das Produkt, das zuletzt eingefüllt wurde. Die Umschaltung von Warmluft auf Kaltluft kann nach Ablauf der Soll­-Entgasungszeit an der Einblasstelle erfolgen. Kalte Luft wird im Konusbereich eingeblasen und kühlt nun das Granulat, beginnend vom untersten Konusabschnitt. Schon während der Produktkühlung kann Schüttgut aus dem Entgasungssilo ausgetragen werden. Somit haben alle Granulate etwa die gleiche Verweilzeit. Der Batchbetrieb eignet sich für häufige Produktwechsel und kleine Chargengrößen.

In Friedrichshafen wurden in den vergangenen 20 Jahren mehr als 100 Entgasungssysteme für Kunststoffneuware produziert, die Extruderdurchsätze von bis zu 70 t /h realisierten. Dieses Prozess-Know-how wird nun zur individuellen Anpassung der Recyclinganlagen eingesetzt. Eine wichtige Rolle spielt dabei das Technikum des Unternehmens. Dort erfolgen Voruntersuchungen der Schüttgüter zum Ermitteln der zulässigen Prozesstemperatur, der notwendigen Verweilzeit und weiteren Prozess- und Anlagenparametern, um aussagefähige, skalierbare Ergebnisse zu erhalten. Die Lösungen des Maschinenbauers sind modular verfügbar und flexibel auf die erforderlichen Anforderungen der Anwender anpassbar. So stehen beispielsweise unterschiedliche Kombinationen von Rekuperatoren und Lufterhitzern zur Verfügung. Zusammen mit den Resultaten aus Labor und Technikum kann die Anlage auf den ermittelten Granulattyp ausgelegt werden.

Recyclinggranulat konkurriert preislich mit Kunststoffneuware, sodass es möglichst kostengünstig, sprich energiesparend, produziert werden muss. Deshalb sind Rohre und Silo der Anlage wärmegedämmt, die Prozesswärme des Entgasungssilos oder der Schüttgutkühler werden durch Rekuperatoren zum Vorwärmen der Zuluft verwendet. Zudem wird auch die Wärmeenergie genutzt, die durch den vorgelagerten Extrusionsprozess der noch warmen Granulate entsteht. Bei der DEO-C-Anlage erfolgt das Vorwärmen des Schüttgutes in einem Querstromwärmeaustauscher und die eigentliche Desodorierung in einem Desodorierungssilo, was zusätzlich Energie einspart. So werden außerdem die öligen Ablagerungen, die durch Kondensation der VOC beim Prozess entstehen, im Silo vermieden.

Für die individuell ausgelegten Desodorierungssilos sind selbst große Granulatmengen gut handhabbar. Die Höhe der Silos bei Innenaufstellung ist auf etwa 10 m begrenzt. Falls größere Durchsätze oder längere Verweilzeiten erforderlich sind, ist eine Außenaufstellung der größeren Silos möglich. Im Silo bleibt die Verweilzeit stets konstant, und die Luftverteilung ist gut. Das kontinuierliche System ist im Durchsatz mit aktuell 200 bis 4.000 kg/h an typische Extruder angepasst. Beim diskontinuierlichen System liegen die Durchsätze zurzeit bei 1.000 bis 2.000 kg/h, bei einer Silogröße von etwa 90 m³ für rund 40 t Kunststoffgranulat. Aufgrund des modularen Baukastensystems des Herstellers sind auch deutlich größere Durchsätze und Batchgrößen möglich. Die Desodorierungsanlagen können auch in bestehende Systeme eingebunden werden.

Quelle: Zeppelin Systems