Gut ein halbes Jahr haben Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zusammen mit Audi, Ingolstadt, am Pilotprojekt „Chemisches Recycling von Kunststoffen aus dem Automobilbau“ geforscht. Das Fazit: Das chemische […]
Während sortenreine Kunststoffe oft mechanisch recycelt werden können, ist das Recycling von gemischten Kunststoffabfällen eine große Herausforderung. (Foto: Audi)
Gut ein halbes Jahr haben Wissenschaftler am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) zusammen mit Audi, Ingolstadt, am Pilotprojekt „Chemisches Recycling von Kunststoffen aus dem Automobilbau“ geforscht. Das Fazit: Das chemische Recycling von gemischten Kunststoffabfällen ist technisch machbar sowie ökologisch und wirtschaftlich vielversprechend. Die Kunststoffabfälle aus dem Automobilbau lassen sich zu Pyrolyseöl verarbeiten und könnten Erdöl als Rohstoff für die Produktion von hochwertigen Kunststoffbauteilen bei Audi-Modellen ersetzen.
So bietet das Chemische Recycling eine gute Alternative zur energetischen Verwertung und ergänzt die mechanische Aufbereitung. Audi könnte auf diese Weise fossile Rohstoffe länger nutzen und den Einkauf zusätzlicher fossiler Rohstoffe entsprechend reduzieren. Gemeinsam mit Partnern aus der chemischen Industrie und dem KIT will Audi im nächsten Schritt an der Industrialisierung dieses Kreislaufes forschen.
Kraftstofftanks, Airbagabdeckungen oder Kühlerschutzgitter – viele Bauteile in Autos werden aus Kunststoffen gefertigt. Für sie gelten hohe Anforderungen an Sicherheit, Hitzebeständigkeit und Qualität. Besonders intensiv beanspruchte Kunststoffbauteile in Autos können daher bislang nur aus Materialien mit Neuwarenqualität hergestellt werden, die mechanisch recycelte Kunststoffe meist nicht erreichen. Zusätzlich sind gemischte Kunststoffabfälle für das mechanische Recycling häufig nicht zugänglich. Der Thinktank „Industrielle Ressourcenstrategien“ am KIT hat Ende 2020 deshalb zusammen mit Audi ein Pilotprojekt für chemisches Recycling gestartet. Es wurde getestet, inwieweit automobile Kunststoffmischfraktionen über chemisches Recycling zurück in einen ressourcenschonenden Kreislauf geführt werden können.
Recyclingbauteile aus Pyrolyseöl hochwertig wie Neuware
Unter Federführung von Prof. Dr. Dieter Stapf vom Institut für Technische Chemie des KIT und Dr. Rebekka Volk vom Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) des KIT untersuchten Wissenschaftler die technische Machbarkeit des Verfahrens sowie dessen Wirtschaftlichkeit und welche Auswirkungen es auf die Umwelt hat. Das Ergebnis zeigt: Die gemischten Kunststoffabfälle aus dem Automobilbau können durch chemisches Recycling zu Pyrolyseöl verarbeitet werden, das Erdöl als Chemierohstoff ersetzt. Daraus hergestellte Materialien sind deshalb genauso hochwertig wie Neuwaren. Damit können Kunststoffe aus Pyrolyseöl erneut in hoch beanspruchten Kunststoffbauteilen in der Automobilproduktion verwendet werden.
Audi zählt zu den ersten Automobilherstellern, die diese Recyclingmethode in einem Pilotprojekt mit automobilen Kunststoffabfällen getestet haben. Gemeinsam mit dem Partner KIT will Audi nun in einem Folgeprojekt eine mögliche Industrialisierung testen. Dr. Volk sagt: „Eine erste Abschätzung zeigt, dass das chemische Recycling sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus ökologischer Sicht der energetischen Verwertung überlegen sein kann. Wir vergleichen mit der energetischen Verwertung, da diese den aktuellen Verwertungsweg der untersuchten automobilen Kunststoffabfälle darstellt. Eine erste Bilanzierung zeigt, dass die Kosten für das chemische Recycling auf dem gleichen Niveau der Beträge liegen, die für die energetische Verwertung bezahlt werden müssen. Außerdem bietet das chemische Recycling die Möglichkeit, einen Großteil des Kohlenstoffs im Kreis zu führen und ihn wieder in der Produktion von neuen Kunststoffbauteilen zu nutzen.“
Somit sei der Kohlenstoffdioxid-Ausstoß beim chemischen Recycling deutlich geringer als bei der aktuellen energetischen Verwertung. In Ergänzung zum mechanischen Recycling wandelt die Pyrolyse auch gemischte Altkunststoffe und Verbundmaterialien unter Abtrennung von störenden Inhaltsstoffen in einen flüssigen chemischen Rohstoff um. Dieses Pyrolyseöl kann nach einem Aufreinigungsschritt mit konventionellen Industrieverfahren zu neuem Kunststoff verarbeitet werden und so fossile Primärrohstoffe wie Erdöl ersetzen.
Markt für Sekundärrohstoffe aktiv gestalten
Für Philipp Eder, Projektleiter für chemisches Recycling in der Lieferkette bei Audi, geht es beim chemischen Recycling nicht nur darum, die gesetzlichen Recyclingvorgaben des deutschen und europäischen Abfallrechts zu erfüllen. „Audi möchte mit intelligenten Methoden den Markt für Sekundärrohstoffe proaktiv gestalten und Verantwortung entsprechend dem Vorsprungsgedanken übernehmen.“ So hat Audi das chemische Recycling als Chance identifiziert und sich vorgenommen, den Anteil an wiederverwertetem Kunststoff in seinen Modellen sukzessive zu erhöhen. Bisher werden bei Audi vor allem sortenreine Kunststoffe als Rezyklate verwendet. Aktuelles Beispiel ist der Einsatz von PET im Audi A3. PET ist ein Kunststoff, der aus einer sortenreinen chemischen Verbindung besteht. Diese Stoffe sind einfacher aufzubereiten als Mischkunststoffe. Für den A3 gibt es beispielsweise drei verschiedene Stoffbezüge für den Autositz, die bis zu 89 % Rezyklatanteil haben. Auch im neuen Elektro-SUV Audi Q4 e-tron stecken Bauteile mit Rezyklatanteilen – unter anderem Montageträger, Radlaufschalen, Kotflügelabdeckungen, die Bodenverkleidung und die Radspoiler. Insgesamt haben 27 Komponenten einen Rezyklatanteil. Doch zukünftig könnten auch gemischte Hochleistungskunststoffe aus dem chemischen Recycling hinzukommen.
Kunststoff recyceln und vermeiden
Auch im standortübergreifenden Umweltprogramm „Mission:Zero“ fokussiert sich Audi unter anderem auf Ressourcenschutz, Abfallvermeidung und geschlossene Recyclingkreisläufe in der Produktion. So wird seit Kurzem am Standort Neckarsulm anfallender Kunststoffabfall aus der A6- und A7-Montage sortiert, zerkleinert und anschließend in einem Filament-Maker zu 3D-Druck-Filament verarbeitet. Aus diesem Kunststofffaden werden mithilfe von 3D-Druckern passgenaue Montagehilfen für die Produktion hergestellt. Das 3D-Druck-Team von Audi arbeitet dabei eng mit dem niederländischen Start-up 3devo zusammen. Von ihm stammt auch die benötigte Technik.
In einem weiteren Recyclingprojekt werden seit Anfang des Jahres Kunststofffolien aus der Audi Montage zu Abfallsäcken verwertet und anschließend am Standort genutzt. Die Logistik hat wiederum zusammen mit Lieferanten mehrere Bauteilverpackungen optimiert. Dadurch konnte Audi allein am Standort Neckarsulm bereits knapp 23 t nicht recyclingfähiger Verpackungen vermeiden.
