Fraunhofer-Institut für Betriebsfestigkeit und Systemzuverlässigkeit LBFNachhaltigkeit
Neue Werkstoffe aus PET-Abfällen des gelben Sacks
Kunststoffabfälle und ein unsachgemäßer Umgang mit ihnen führen zu globalen Umweltproblemen. Besonders Verpackungskunststoffe sind problematisch, wenn sie nicht wieder einem weiteren Nutzungskreislauf zugeführt werden. Im abgeschlossenen Forschungsvorhaben »UpcyclePET« hat das Fraunhofer LBF zusammen mit der EASICOMP GmbH, einem Experten für langglasfaserverstärkte Thermoplasten, einen neuen Werkstoff auf Basis gebrauchter Getränkeflaschen aus PET (Polyethylenterephthalat) entwickelt. Dieser neue und nachhaltige Werkstoff weist mechanische Eigenschaften auf, die denen von kurzglasfaserverstärkten Neuware-Kunststoffen, wie kurzglasfaserverstärkte Polyester oder Polyamide, ähneln. Das aus dem neuen Werkstoff hergestellte Demonstrator-Bauteil zeichnet sich darüber hinaus durch eine geringe Schwindung und besonders hohe Maßhaltigkeit aus. Zudem weist der Werkstoff einen deutlich verbesserten CO2-Fußabdruck auf, wie der Projektpartner Öko-Institut in einer orientierenden Lebenszyklusanalyse ermittelt hat. Mit diesen Eigenschaften ausgestattet, haben die neuen Werkstoffe ein hohes Potential, vor allem bei größeren Bauteilen in technischen Anwendungen, wie zum Beispiel in Automobilen, in Möbeln oder im Baubereich, eingesetzt zu werden.
»Das Forschungsvorhaben hat gezeigt, wo Grenzen liegen und wo noch erhebliches Potential schlummert«, erläutert Dr. Tapio Harmia, Geschäftsführer der Firma EASICOMP. »Dabei müssen die besonderen Anforderungen von Prozessketten mit Sekundärrohstoffen, wie eine verlässliche und planbare Verfügbarkeit in Menge und Qualität, besonders berücksichtigt werden«, ergänzt Dr. Volker Strubel, Verbundkoordinator des Projekts. »Ganzheitliche Lösungen für ein hochwertiges Re- und Upcycling sind oft branchen- und anwendungsspezifisch. Sie erfordern daher, Akteure entlang der Wertschöpfungskette, beispielswiese Verarbeiter, Konstrukteure und Anwender, frühzeitig in Entwicklungen einzubinden«, erläutert Dr. Frank Schönberger, Abteilungsleiter »Polymersynthese« im Fraunhofer LBF.
Folgeprojekt erforscht Qualitätssteigerung der PET-Stoffströme
Im Folgeprojekt »UpcyclePETPlus« werden sich die Kernpartner mit dem Entsorger Jakob Becker und dem Spezialisten für Spritzgussbauteile, KS Innovation, zwei weiteren zentralen Herausforderungen stellen, um wirtschaftlich attraktive und nachhaltige Upcycling-Lösungen zu entwickeln.
Zum einen werden Sekundär-Stoffströme adressiert, die deutlich geringere Qualitäten und hohe Qualitätsschwankungen mit sich bringen, so wie etwa PET-reiche Fraktionen des dualen Systems, die heute im Wesentlichen nicht werkstofflich verwertet werden können. Im Projekt werden deshalb Trenn- und Reinigungsverfahren zur Qualitätssteigerung der PET-Stoffströme angewandt und weiterentwickelt.
Zum anderen haben sich die Projektpartner das Ziel gesetzt, die Schnittstelle zwischen Werkstoffentwicklung und Herstellprozess des Bauteils optimal zu gestalten. So werden an ausgewählten PET-Stoffströmen LFT-Werkstoffe durch maßgeschneidertes Blenden und Additivieren entwickelt. Schließlich wird der Einfluss und die Wechselwirkung von Faserlänge, Faser- und Rezyklatgehalt sowie der Additivierung gezielt mit Blick auf die anwendungsgerechten Eigenschaften des hergestellten Bauteils untersucht und der dafür eingesetzte Spritzgussprozess optimiert.
Ziel von »UpcyclePETPlus« ist, die bislang nicht stofflich verwertbaren Bestandteile von PET-Verpackungsabfällen für eine hochwertige technische Anwendung zu erschließen. Das dabei neu zu entwickelnde Verfahren soll einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft bei Verpackungskunststoffen leisten und die Ressourcen- und Klimaeffizienz der Kunststoff anwendenden Industrie verbessern.
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