Dop­pel­schne­cken­ex­tru­der für Kunststoff-Recycling

Kunst­stoff­ab­fäl­le, spe­zi­ell Ver­pa­ckungs­ab­fäl­le, lie­gen häu­fig aus­schließ­lich als Gemi­sche mit hohem Ver­schmut­zungs­grad vor. Deren Recy­cling ist zumeist schwie­rig, da die Sor­tie­rung und Rei­ni­gung der Abfäl­le in vie­len Fäl­len nicht öko­no­misch sinn­voll oder tech­nisch umsetz­bar sind. Das che­mi­sche Recy­cling gilt als viel­ver­spre­chen­der Pro­zess, um die­se Mate­ri­al­strö­me den­noch roh­stoff­lich rezy­klie­ren zu kön­nen. Über die­se Anwen­dung kön­nen Roh­stof­fe für die Kunst­stoff- und Kraft­stoff­pro­duk­ti­on zurück­ge­won­nen werden.
Für umfang­rei­che For­schungs- und Ent­wick­lungs­ar­bei­ten beim Che­mi­schen Recy­cling von gemisch­ten Kunst­stoff­ab­fäl­len lie­fert Cope­ri­on eine Extru­si­ons­an­la­ge an die Uni­ver­si­tät Gent in Bel­gi­en. Die­se gilt als Vor­rei­ter bei der Ent­wick­lung des Che­mi­schen Recy­clings von Kunst­stoff­ab­fäl­len. Auf sie gehen bereits meh­re­re Ent­wick­lun­gen zurück, die den Weg der Kunst­stoff­in­dus­trie zu mehr Nach­hal­tig­keit ebnen. Che­mi­sche Reak­ti­ons­tech­nik, im All­ge­mei­nen, und die Kine­tik che­mi­scher Reak­tio­nen, im Beson­de­ren, sind wich­ti­ge For­schungs­ge­bie­te am Labor der Uni­ver­si­tät. Die Labor­an­la­ge rund um einen Dop­pel­schne­cken­ex­tru­der ZSK 18 MEGA­lab hat das Unter­neh­men spe­zi­ell für das Che­mi­sche Recy­cling von Post-Con­su­mer-Was­te in einem Durch­satz­be­reich von 1–10 Kilo­gramm pro Stun­de aus­ge­legt. Sie umfasst, neben dem Extru­der, einen Dosie­rer von K‑Tron sowie eine Vaku­um­an­la­ge des Herstellers.
 
Effi­zi­en­ter Energieeintrag
Zunächst wird der Post-Con­su­mer-Abfall, geshred­dert oder kom­pak­tiert, mit­tels dem K‑Tron Dosie­rer, zuver­läs­sig in das Ver­fah­rens­teil des Extru­ders ein­ge­bracht. In kür­zes­ter Zeit wird dort, infol­ge kon­ti­nu­ier­li­cher Ober­flä­chen­er­neue­rung sowie inten­si­ver Disper­gie­rung und Sche­rung über die Dop­pel­wel­len viel mecha­ni­sche Ener­gie in die Mate­rie ein­ge­tra­gen. Inner­halb von cir­ca 30 Sekun­den ent­steht eine homo­ge­ne, stark ent­gas­te, bis zu 350 Grad Cel­si­us hei­ße Schmel­ze, in die die Ener­gie ein­ge­bracht wur­de. Wei­te­re Stof­fe wie Kata­ly­sa­to­ren kön­nen, bei Bedarf, zudo­siert und ein­ge­mischt wer­den. Teil­wei­se wer­den mit den Kunst­stoff­ab­fäl­len Was­ser­rück­stän­de oder Chlo­ri­de aus PVC, in gerin­gen Men­gen, in den Extru­der ein­ge­bracht. Bei­des wird über Vaku­um­ent­gasun­gen am Ver­fah­rens­teil des Extru­ders abgeführt.
Dop­pel­schne­cken­ex­tru­der besit­zen zahl­rei­che Vor­tei­le, die beim che­mi­schen Recy­cling beson­ders zum Tra­gen kom­men. Die Tech­no­lo­gie deckt einen brei­ten Durch­satz­be­reich ab. Auf grö­ße­ren ZSK-Extru­si­ons­an­la­gen kön­nen bei die­sem Pro­zess Durch­sät­ze von bis zu 20 Ton­nen pro Stun­de rea­li­siert wer­den. Dank der Arbeits­wei­se der Dop­pel­schne­cken wer­den Poly­me­re ver­schie­dens­ter Vis­ko­si­tä­ten zuver­läs­sig plasti­fi­ziert. Die plas­ti­sche Ener­gie­dis­si­pa­ti­on erfolgt in kür­zes­ter Zeit. Alle pro­dukt­be­rüh­ren­den Tei­le des Extru­der-Ver­fah­rens­teils kön­nen, bei Bedarf, mit hohem Kor­ro­si­ons- und Ver­schleiß­schutz aus­ge­führt wer­den, so dass auch die Ver­ar­bei­tung aggres­si­ver Stof­fe lang­zeitig mög­lich ist.
 
Rück­ge­win­nung der Rohstoffe
Im Reak­tor wird die Schmel­ze, die zuvor im Dop­pel­schne­cken­ex­tru­der auf bis zu 350 Grad Cel­si­us erhitzt wur­de, wei­ter auf­ge­heizt. Bei bis zu 500 Grad Cel­si­us erfolgt die Pyro­ly­se der Poly­me­re, die auf dem Prin­zip der zufäl­li­gen Spal­tung basiert und Radi­ka­le erzeugt. Gleich­zei­tig wer­den, unter Sauer­stoff­aus­schluss Ket­ten­re­ak­tio­nen aus­ge­löst, die zur Spal­tung der Poly­me­re, in ein Gemisch aus flüs­si­gen und gas­för­mi­gen Koh­len­was­ser­stof­fen füh­ren. Die wich­tigs­ten Fak­to­ren, zur Steue­rung die­ses Pro­zes­ses, sind die Ver­weil­zeit, die Tem­pe­ra­tur und die Art des Pyrolysemittels.
Alle anor­ga­ni­schen Bestand­tei­le des Post-Con­su­mer-Abfalls ver­blei­ben im Sumpf des Reak­tors und wer­den dort aus­ge­schleust. Die orga­ni­schen Koh­len­was­ser­stof­fe der Poly­me­re ver­flüch­ti­gen sich. Sie wer­den zu Mono­me­ren, petro­che­mi­schen Grund­stof­fen oder Syn­the­se­ga­sen umge­wan­delt und in einem Destil­la­tor zu markt­fä­hi­gen Pro­duk­ten, wie Öl, Schwer­öl oder Wach­sen, weiterverarbeitet.