Stapf, Dieter

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www.kit.eduKIT – Die Forschungsuniversität in der Helmholtz-Gemeinschaft©ShutterstockH‒ClGamechanger Chemisches Recycling ? Viel Potenzial für neue Herausforderungen Dieter StapfFachpressetag Plastics Europe Deutschland 2022, 15. März 2022Dieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20222Industrielle Investitionen Kunststoffpyrolyse:Chemierohstoff aus AbfällenRecycling Technologies, Swindon, UKRT7000 project, Perthshire, ScotlandPlastic Energy, London, UKAlmeria, Sevilla, ESSabicKooperation mit Plastic Energy, Geleen, NLLyondellBasellMoReTec-Pilotalage, Ferrara, ITBASFKooperation mit Quantafuel, Oslo, NORKooperation mit Pyrum, Dillingenwww.plasticenergy.comDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20223Kunststoffproduktion und Abfallaufkommen[ Millionen t / a ] EU 28+2* Deutschland**Kunststoffproduktion 61,8 19,9Kunststoffverbrauch 51,2 12,6Kunststoffabfälle 29,1 6,2- Deponie 7,2 < 0,1- Energetische Verwertung 12,4 3,2- Recycling 9,4 (in EU: 7,6) 2,9 (in D: 2,3)*) Lindner,C. et al., Circular Economy of Plastics 2018 EU-28+2, Conversio Market & Strategy GmbH, Mainaschaff (2019)**) Lindner,C., Schmitt, J., Stoffstrombild Kunststoffe in Deutschland 2017, Conversio Market & Strategy GmbH, Mainaschaff (2018)Dieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20224Bedeutende kunststoffhaltigeAbfälleWEEE-ShredderShredderleichtfraktion AutomobilWärmedämmverbundsysteme (EPS, XPS)Sortierreste aus LVP-AufbereitungWEEE = Waste of Electrical and Electronic EquipmentGewerbeabfälleLVP = LeichtverpackungMischkunststoffabfälleDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20225Recyclingverfahren für KunststoffabfällePhysikalische Verfahren PolymerrezyklatChemische Verfahren NeuproduktMechanische SortierungLösemittel-extraktionSolvolyse MonomerThermochemische KonversionPyrolyse Pyrolyseöl, GasVergasung Synthesegasangewendet auf:  standard Thermoplaste reine Polymere Polykondensate  gemischte Abfälle,VerbundmaterialienDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20226Mechanisches RecycIing – SammIung und Sortierung der VerpackungsabfäIIewww.reclaygroup.com/de/images/Content/Presse/pressefotos/bilddatenbank/sortierung/161010_Sortieranlage_Reclay_by-ASP_DSF3429.jpgwww.erema.com/de/erema_news/IDobj=200www.awg-info.de/index.php?id=65Dieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20227Sortierreste der VerpackungsabfäIIe - BeispieIMechanische Aufbereitung von LVP - AbfäIIen („gelber Sack“)Sortierreste = Reststoffe nach Abtrennung der Kunststoff-, MetaII- und mineraischen Grobfraktion Bisher energetisch verwertetKunststoffverpackungenFolienSonstige KunststoffeSchaumstoffeVerbundverpackungenTextilienBiomasseGlas und MineralikMetall34,713,825,42,26,97,17,42,30,3Nicht rezyklierbar durch Pyrolyse = 7,4 %Pyrolysierbar = 16,6 %Kunststoffanteil = 76,1 %*) Materialien bestehend aus Verbund von Kunststoff-und Nicht-Kunststoff-anteilen (bspw. „Tetra Pak“)*Zusammensetzung der Stichprobe aus SortieranlageDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20228KondensatGasFeststoffC3H8HClMechanisch aufbereiteter AbfallChemierohstoffChemierohstoffEnergie, ReststoffeGemischter AbfallVorbehandlung Pyrolyse AufbereitungRezyklate,NebenprodukteChemisches Recycling gemischter Kunststoffabfälle – Wertschöpfungskette: Beispiel PyrolyseDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 20229MateriaIfIussdiagramm für LeichtverpackungsabfäIIe (LVP): PyroIysepfadDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 202210Einsatzstoff- und Produktspektrum der PyrolyseEinsatzstoff SLF aus der Altfahrzeugverwertungwässriges KondensatFeststoffrückstand:Pyrolysekoks,mineralische AnteileFeststoff-rückstandöliges KondensatDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 202211Massenbilanz der PyrolyseLVP-SR GA XPS EPS SLF WEEE01020304050607080Massenanteil / Gew.-%Einsatzstoff Gas öliges Kondensat wässriges Kondensat Feststoff VerlustZeller, M., et al.: Chemical recycling of mixed plastic wastes by pyrolysis. Chem. Ing. Tech. 2021, 93 (11), 1-9. https://doi.org/10.1002/cite.202100102Dieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 202212Kohlenstoff - RecyclingEinsatzstoff Anteil an Einsatzstoff-C im öligen Kondensat[Gew.-%]LVP-SR 51,1GA 60,0XPS 74,6EPS 72,9SLF 57,5WEEE 60,5www.recovery-worldwide.com/en/artikel/disposal-of-exterior-external-thermal-insulation-composite-systems-containing-eps_3187736.htmlDieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 202213Energiebedarf für Aufheizen, Schmelzen, thermischen Zerfall und VerdampfenEinsatzstoff Energiebedarf für Erwärmen, Schmelzen, Pyrolyse, Verdampfung[% des Einsatzstoff-Heizwerts]LVP-SR 5,1GA 5,2XPS 4,9SLF 5,4WEEE 3,7Zeller, M., et al.: Chemical recycling of mixed plastic wastes by pyrolysis. Chem. Ing. Tech. 2021, 93 (11), 1-9. https://doi.org/10.1002/cite.202100102Dieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter Kunststoffabfälle15. März 202214ZusammenfassungChemisches Recycling gemischter Kunststoffabfälle am Beispiel Pyrolyse:  Kombination von mechanischem und chemischem Recycling für Mischkunststoffabfälle Zwischen 50 und 75% des eingesetzten Kohlenstoffs werden als Pyrolyseöl rezykliert Schad- und Störstoffe werden abgetrennt Der minimale Energiebedarf der Pyrolyse liegt bei ca. 5% des Energieinhalts des AbfallsÖkologische und ökonomische Bewertung einer Kreislaufwirtschaft für Kohlenstoff: Einsparung von Treibhausgasemissionen gegenüber Verbrennung Wirtschaftlichkeit des chemischen Recyclings im GroßmaßstabTechnologiereife der Pyrolyseverfahren noch unzureichend: Skalierung der Pyrolysetechnologie, integrierte Waste-to-Chemicals Wertschöpfungsketten Demonstrationsvorhaben notwendig Dieter Stapf – Chemisches RecycIing gemischter KunststoffabfäIIe15. März 202215DanksagungGrundlagenprojekt zum chemische Recycling gemischter Kunststoffabfälle gefördert durch:Bereitstellung der exemplarischen Abfälle durch: ARN B.V.Pre Zero GmbH & Co. KGElectrocycling GmbHI.A.R. RWTH Aachen*KIT/Conversio, 2019: „BKV-Studie“ Thermal Processes for Feedstock Recycling of Plastics Waste, http://www.bkv-gmbh.de/infothek/studien.html*BMBF-Projekt 033R214D KUBA: Nachhaltige Kunststoffwertschöpfungskette: Pilotfall Kunststoffe in Bauwirtschaft und Gebäuden www.itc.kit.edu

Gamechanger Chemisches Recycling? Viel Potenzial für neue Herausforderungen

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