Quo vadis, Plastik?
Kein anderer Werkstoff wird so kontrovers diskutiert wie Kunststoff und die durch ihn entstehenden Umweltprobleme. Allerdings ist auch kein anderer Werkstoff so vielseitig und unverzichtbar. In der Produktion von Kunststoffen und ihrer Weiterverarbeitung stehen Umweltthemen daher aktuell hoch im Kurs.
Die Trends in der Industrie spiegeln im Kleinen die großen globalen Themen: Laut Weltwirtschaftsforum 2019 sind mit Wetterextremen, mangelndem Fortschritt der Klimapolitik und Naturkatastrophen die Top-Drei-Risiken der Welt Umweltrisiken. Darin sind sich 1.000 Experten aus Wirtschaft, Politik und Zivilgesellschaft einig. Auf den Plätzen vier und fünf folgen Datendiebstahl und Cyberattacken. Runtergebrochen auf die Kunststoffindustrie sieht die Priorisierung ähnlich aus: Recycling, Kreislaufwirtschaft und Umweltthemen stehen ganz oben auf der Agenda, gefolgt von Energieeffizienz und Industrie 4.0. Außerdem hat die Branche erkannt, dass sie ein Imageproblem hat: Die Vermüllung der Meere, Mikroplastik in der Nahrung und weitere Negativmeldungen haben einen Werkstoff in Misskredit gebracht, der – richtig verwendet und entsorgt – viele Vorzüge aufweist und oft gar nicht zu ersetzen ist.
Handlungsmöglichkeiten der Hersteller
Was tun? Bei der Entsorgung von Verpackungen hat die Industrie nur begrenzte Handlungsspielräume. Direkten Einfluss hat sie dagegen auf die Produktion bzw. Verarbeitung.
Geeignete Maßnahmen in diesem Bereich sind:
- Substitution von fossilen Rohstoffen durch erneuerbare Rohstoffe
- Verringerung von Kunststoffmengen durch effiziente Produktionsprozesse
- Rückführung von Ausschuss und Verschnitt in den Produktionsprozess
- Einsatz von Rezyklaten
- aktive Gestaltung von Recyclingprozessen
- Aufklärung der Öffentlichkeit durch Studien und Verbandsarbeit
PLA aus Stärke ist 100 Prozent biobasiert und abbaubar.
Biokunststoffe bieten neue Chancen
Problem erkannt, Maßnahmen ergriffen? Nachwachsende Rohstoffe und biotechnische Prozesse gewinnen in der Branche an Bedeutung. Dabei ist die Familie der Biokunststoffe groß: Sie verzweigt sich in jene, die aus nachwachsenden Rohstoffen bestehen und jene, die biologisch abbaubar sind – plus die Gruppe, die beide Vorzüge aufweist. Manche Biokunststoffe können herkömmliche ersetzen, andere weisen neue Eigenschaften auf und vergrößern so das Angebot.
Biokunststoffe im Überblick:
- (Teilweise) biobasierte Kunststoffe, die nicht abbaubar sind: Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyethylene Terephtalate (PET), technische Hochleistungskunststoffe wie Polyamid (PA) Polytrimethylen Terephtalat (PTT) oder (teilweise) biobasiertes Polyurethan (PUR)
- Bio-basiert und abbaubar: Polymilchsäure (PLA), Polyhydroxyalkanoate (PHA), Polybuten Sacchinate (PBS) und Stärkeblends
- Fossile Kunststoffe, die abbaubar sind: Polybutylen Adipat Terephtalat (PBAT)
Weg von fossilen Rohstoffen
Bio-Kunststoffe hängen überwiegend nicht an fossilen Rohstoffen und können den CO2-Fußabdruck erheblich verkleinern – insbesondere in Verbindung mit Recycling und Kreislaufwirtschaft, so der Branchenverband European Bioplastics. Viele biobasierte Polymere bieten einen gleichwertigen Ersatz für konventionelle Kunststoffe. Dazu gehören zum Beispiel das durch Fermentierung von Stärke und Zucker hergestellte Polyactid (PLA) sowie Polyethylenterephthalat (Bio-PET) und biobasierter Polyethylen (Bio-PE).
Grundstoffe dafür sind Zuckerrohr und Bioethanol (Quelle: Wuppertal Institut). Erste Innovationen zeigen sogar schon neue und verbesserte Eigenschaften, wie die kompostierbaren PLA, PHA und PBS. Ganz neue Materialien wie Polyethylene Furanoate (PEF) zeigen bessere Barriereeigenschaften als etablierte Polymere und können darüber hinaus ganz einfach recycelt werden. Hier finden Sie eine ausführliche Tabelle über die neuen Materialien.
Plastics-Schüttgutlösungen
Entdecken Sie weitere Schüttgutlösungen für Kunststoffe in der Digitalen Interaktiven Broschüre Plastics:
Anpassungen des Produktionsprozesses
Für die Produktion bedeuten neue Werkstoffe die Entwicklung von neuen Prozessen. Die Fließeigenschaften der alternativen Biokunststoffe können andere Eigenschaften als konventionelle Granulate aufweisen. Komponentenhersteller wie Kubota Brabender Technologie können Produzenten hier unterstützen: Im hauseigenen Technikum können die Neuentwicklungen getestet und die richtigen Dosierer ausgewählt und eingestellt werden. In manchen Fällen erfordern die neuen Produkte auch Innovationen – Kubota Brabender Technologie ist hier stetig auf technische Weiterentwicklungen eingestellt.
FlexWall®Plus FW80
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Recycling innerhalb der Produktion
Auch Bio-Kunststoffe machen Recycling nicht überflüssig. Da sie nicht zwingend biologisch abbaubar sind, sollten sie in einen Wertstoffkreislauf eingebunden sein. Innerhalb eines Unternehmens ist die logistische Herausforderung für Recycling von herkömmlichen wie alternativen Kunststoffen deutlich geringer als bei Konsumentenabfällen. In der Produktion sind die Inhaltsstoffe der Abfälle häufig bekannt und teilweise sogar sortenrein. Daher lassen sich Ausschussteile – zum Beispiel im Spritzguss – sehr gut wieder in die Fertigung zurückführen: Sie werden erst zerkleinert, mit Mühlen zermahlen, das Mahlgut im Extruder homogenisiert und zu Stranggranulat weiterverarbeitet. Das daraus entstehende Regranulat kann allerdings abweichende Eigenschaften zum Ausgangsmaterial aufweisen.
Unser spezieller Faserdosierer FiberXpert eignet sich besonders für anspruchsvolle Materialien wie Kohlefasern, wie sie beim Recycling von Folien anfallen.Bernhard Hüppmeier, Leiter Geschäftsentwicklung, Kubota Brabender Technologie
Ein weiteres Beispiel ist die Verarbeitung von Folienrandschnipseln. Bei der Herstellung von Folien werden am Prozessende die Ränder begradigt, so dass ein Abfallanteil unvermeidbar ist. Dieses Material ist schwer zu beherrschen und muss daher oft zu Granulat aufbereitet werden, bevor es wieder dem Prozess zugeführt wird. Kubota Brabender Technologie entwickelte mit Partnern Technologien wie den Dosierer FiberXpert, der diese Folienrandschnipsel direkt nach dem Schreddern wieder dosiert und dem Extruder zuführt.
Energiesparpotenziale im Blick
Enegiekosten haben in dieser Branche einen sehr hohen Anteil an den Prozesskosten. In Zeiten massiv steigender Energiepreise stehen deshalb Maßnahmen mit Energiesparpotenzial auf praktisch jeder Unternehmensagenda. Ein Beispiel hierfür sind Prozesse, in denen Abfallmaterialien direkt wieder dosiert und der Produktion zugeführt werden können, ohne dass es einen zwischengeschalteten Wiederaufbereitungsprozess gibt.
Ein weiteres Beispiel sind Kohlefasern, die durch Pyrolyse aus kohlefaserverstärkten Kunststoffabfällen gewonnen werden und wiederverwendet werden können. Diese Fasern neigen zum Verklumpen, sind zusammenhängend und haben dazu noch ein sehr niedriges Schüttgewicht. Für derartige Materialien wurde der angesprochene FiberXpert entwickelt, der diese anspruchsvollen Materialien einwandfrei dosiert. Diese Idee spart zusätzliche Prozess- und Energiekosten für die Aufbereitung sowie Kosten für Transport und Verwaltung.
Einsparungen durch optimierte Prozesssteuerung
Aber auch auf der Steuerungsseite geht es darum, Prozesse besser abstimmen zu können, um Restmaterialien zu vermeiden. Ein Beispiel ist, die Dosierwaagen am Ende einer Charge nur so weit zu befüllen, dass so wenig nicht benötigtes Material wie möglich übrigbleibt oder Wartungsintervalle frühzeitig erkannt werden (Predictive Maintenance). Solche integrierten Prozesse sind anspruchsvoll und können hohe Anfordungen an die Steuerung stellen. Kubota Brabender Technologie stellt sich diesen Anforderungen und präsentierte auf der K 2019 eine OPC-UA-Schnittstelle, die der Auswertung von Prozess- und Dosierdaten beim Kunden dient. „Gerade mit Blick auf den neuen 5G-Standard im mobilen Netz können Industrien Geräte künftig viel besser im Blick behalten und Prozesse und Wartungen exakt koordinieren“, berichtet Bernhard Hüppmeier, Geschäftsentwicklung bei Kubota Brabender Technologie.
Wir unterstützen Sie bei der Lösungsfindung!
Sie überlegen, wie Sie Biokunststoffe in Ihren Produktionsprozess einbinden können? Kontaktieren Sie Dipl.-Ing. Bernhard Hüppmeier, Leiter Geschäftsentwicklung
