Polystyrol-Dämmstoffe: Zu schade für die Verbrennung

Seit 50 Jahren werden in Deutschland Verbundsysteme zur Wärmedämmung verbaut, seit der ausgerufenen Energiewende in zunehmendem Maße. Doch was soll mit den möglicherweise HBCD-belasteten Styropor-Bauabfällen geschehen, die in den kommenden Jahren unvermeidlich vorhanden sein werden? Im Gegensatz zur bisherigen Praxis der energetischen Nutzung will die Branche die stoffliche Wiederverwertung stärken.

Von 1960 bis 2012 wurden laut Fachverband Wärmedämm-Verbundsysteme insgesamt 900 Millionen Quadratmeter an Dämmplatten verbaut. Der Hauptanteil von 80 Prozent entfiel dabei auf Wärmedämm-Verbundsysteme mit expandiertem Polystyrol (EPS), insgesamt also 720 Millionen Quadratmeter an Gebäudeflächen. Eine neuere Schätzung von November 2015 spricht von rund 800 Millionen Quadratmeter an Fassaden-verklebten Hartschaumplatten. Zurzeit sorgen diese Materialien noch für wenig Abfall: Eine Studie des Fraunhofer Instituts für Bauphysik und des Münchener Forschungsinstituts für Wärmeschutz beziffert den EPS-Anteil im Baubereich – gemessen am deutschen Gesamtaufkommen an Kunststoffabfällen – auf weniger als ein Prozent, und die Experten Andreas Mäurer und Martin Schlummer sprechen von etwa einem Prozent der verkauften Dämmstoff-Materialmenge.

Doch da diese Stoffe seit 1970 verbaut wurden, könnte bei einer durchschnittlichen Lebensdauer von 25 bis 30 Jahren in nächster Zukunft mit steigenden Abfallmengen zu rechnen sein. Die zum Problemabfall werden können, falls sie aus HBCD-haltigem EPS bestehen. Hexabromocyclodocane wurde 2013 unter der internationalen Stockholm-Konvention als in der Umwelt schwer abbaubarer organischer Schadstoff (POP) identifiziert. Es darf laut europäischer Chemikalienverordnung REACH seit 2015 nur mit einer speziellen Zulassung verwendet werden; zudem gilt seit Frühjahr 2016 in der Europäischen Union ein weitgehendes Handels- und Verwendungsverbot.

Das wirtschaftlich wichtigste Flammschutzmittel

Wenn man den Worten von Hartmut Schönell, dem Geschäftsführer des Industrieverbands Hartschaum, Glauben schenken darf, „enthält alles, was von unseren Mitgliedsunternehmen ab Ende 2014 verbaut wurde, kein HBCD“. Doch auch wenn ab dieser Zeit zunehmend das alternative Bromierte Styrol-Butadien-Copolymer (kurz: Poly-FR) eingesetzt wird, galt und diente HBCD lange als das wirtschaftlich wichtigste Flammschutzmittel für Polystyrol-Dämmstoffe. Eine Studie des Fraunhofer Instituts für Bauphysik zu „Rückbau, Recycling und Verwertung von WDVS“ weist aus, dass von 1981 bis 2012 die Menge der in EPS-Dämmplatten verbauten HBCD-Mengen von jährlich 558 Tonnen auf 1.700 Tonnen stieg; zusammen mit extrapolierten Zahlen aus den Jahren 1960 bis 1980 ergibt sich daraus ein Gesamtaufkommen von rund 40.000 Tonnen. Daher dürfte bei den demnächst anfallenden EPS-Bauabfällen der HBCD-Prozentsatz zunächst höher liegen als der unbelasteter Anteile.

Das Recycling von Polystyrol-Stoffen stellt prinzipiell kein technisches Problem dar und bietet vielfältige Möglichkeiten zur Wiederverwertung. Die mineralischen Materialien könnten sauber getrennt und zu Recyclingbaustoffen verarbeitet werden. Werkstofflich könnten EPS bei der Herstellung von Leichtbeton oder bei Closed-Loop-Verfahren zum Einsatz kommen. Tatsächlich werden insgesamt in Deutschland etwa 400.000 Tonnen Polystyrol (PS), 240.000 Tonnen aufgeschäumtes Polystyrol (EPS) und 250.000 Tonnen PS-Copolymere verarbeitet. Momentan enthalten die Abfall- und Restströme circa 270.000 Tonnen Polystyrol, 95.000 Tonnen EPS und 90.000 Tonnen PS-Copolymere. Diese Mengen sollen auch wirtschaftlich eine gute Basis für das Recycling bilden, erklärt die Arbeitsgruppe Styrolkunststoffe und Copolymere beim bvse-Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung.

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Als Rezyklat nicht zu vermarkten

Anders EPS als verbauter Dämmstoff. Andreas Mäurer und Martin Schlummer vom Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung in Freising (IVV) haben darauf hingewiesen, dass bei Gebäudeabriss oder -rückbau Verbundabfall aus expandiertem Polystyrol und Mörtel anfällt, der bislang nicht verwertet wird. Dessen EPS-Anteil sei dabei abhängig von der angewandten Rückbaumethode und erreiche selbst bei manuellen Trennverfahren bestenfalls EPS-Gehalte von 60 Prozent. Solcherlei bautypische Anhaftungen machen das werkstoffliche Recycling unmöglich. Hinzu kommt, dass EPS mit 0,7 bis einem Prozent Hexabromcyclododekan-Anteil nicht einfach recycelt und als Rezyklat vermarktet werden kann. Bei Abbruch oder Sanierungsmaßnahmen sind Dämmstoffe aus HBCD-Polystyrol getrennt zu sammeln und müssen gemäß POP-Verordnung so beseitigt werden, „dass die darin enthaltenen persistenten organischen Schadstoffe zerstört oder unumkehrbar umgewandelt werden“.

99,99 Prozent zerstört

Nach Einschätzung des Umweltbundesamtes wird diesem Zerstörungsgebot bei der Entsorgung HBCD-haltiger Abfälle mittels thermischer Behandlung genüge getan. Tatsächlich bilanzierten japanische Forscher in Laborversuchen eine Zerstörungseffizienz von 99,99 Prozent für HBCD-haltige expandierte oder extrudierte Polystyrol-Abfälle (EPS/XPS) bei Emissionen von polychlorierten und polybromierten Dioxinen und Furanen, die weit unter dem gesetzlichen Grenzwert lagen.

Bei der energetischen Verwertung solcher Dämmstoffe werde das HBCD vollständig zerstört und das enthaltene Brom als Salz in der Abgasreinigung aufgefangen. Mit diesen salzhaltigen Rückständen der Abgasreinigung würden in der Regel Hohlräume im Untergrund aus dem Abbau von Salzgestein verfüllt. Damit komme es beim Durchlaufen der einzelnen Entsorgungsstufen (Abbruch, Transport und thermische Behandlung) von HBCD-haltigen Dämmplatten unter Einhaltung der arbeitsschutzrechtlichen Bestimmungen zu keinem Gesundheitsrisiko, urteilte das Umweltbundesamt kürzlich.

Foto: hroephoto / fotolia.com

Nur noch als Sondermüll verbrennen?

Eine weitere Methode besteht darin, die Dämmstoff-Platten zu schreddern, mit anderen Abfällen zu einem Ersatzbrennstoff zu vermischen und anschließend in Industriekraftwerken thermisch zu verwerten. Angesichts verschärfter Auflagen mutmaßte das online-Magazin Baulinks.de Ende 2015, dass künftig die Polystyrolabfälle in teurere Sondermüllverbrennungsanlagen gebracht werden müssten. In der Tat, so das Umweltbundesamt, enthält expandiertes Polystyrol (EPS) in der Regel 0,7 Prozent HBCD. Da der Grenzwert für die Einstufung als gefährlicher Abfall bei 1000 ppm (0,1 Prozent) liegt, gelten diese Abfälle ab 30. September 2016 als „gefährlich“ sowie nachweispflichtig und dürfen nur noch in Abfallverbrennungsanlagen behandelt werden, die über eine entsprechende Zulassung verfügen. Nach der Abfallverzeichnis-Verordnung werden HBCD-haltige Dämmstoffabfälle daher ab 30. September 2016 der Abfallschlüsselnummer „17 06 03* anderes Dämmmaterial, das aus gefährlichen Stoffen besteht oder solche Stoffe enthält“ zugeordnet.

Die Befürchtungen, dass HBCD-belastete EPS-Dämmstoffe nur noch als Sondermüll verfeuert werden dürfen, haben sich mittlerweile allerdings als überzogen herausgestellt. Zwar dürfen in einigen wenigen Einzelfällen Müllheizkraftwerke die bisherige thermische Verwertung künftig nicht mehr vornehmen. Aus diesem Grund beklagen sich aktuell sechs Verbände der Berliner Bau- und Entsorgungswirtschaft beim Berliner Umweltsenator und dem Brandenburger Umweltminister über fehlende Verbrennungskapazitäten. Doch geht der Industrieverband Hartschaum ebenso wie die Interessengemeinschaft Thermische Abfallbehandlungsanlagen Deutschland (ITAD) davon aus, dass die meisten der Hausmüllverbrennungsanlagen, die bisher Polystyrolabfälle mit HBCD thermisch wiederverwendet haben, dies auch in Zukunft tun können. Wichtig sei jedoch, dass die Annahme von HBCD-haltigen Polystyrolabfällen nur noch möglich ist, wenn die entsprechenden Abfallschlüssel-Nummern genehmigungsrechtlich in den Annahmekatalog der Anlage übernommen werden.

Unsicherheiten, Herausforderungen, Schwierigkeiten

Die Entsorger sehen das inzwischen ganz anders. Laut Eric Rehbock, dem Geschäftsführer des bvse-Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung e.V., bestehen zumindest noch „Unsicherheiten, die nicht auf dem Rücken der Entsorger abgeladen werden dürfen“. Er forderte die Bundesländer auf, ausstehende Fragen zum Umgang mit HBCD-haltigen Bau- und Abbruchmaterialien unverzüglich mit den Entsorgungsverbänden zu klären. Drastischer formulierte es der BDE Bundesverband der Deutschen Entsorgungs-, Wasser- und Rohstoffwirtschaft e. V.: Er erwartet „dramatische Auswirkungen auf die Entsorgung von Dämmstoffen“ für die Entsorgungsbranche. Nach seiner Einschätzung werde durch die Neuregelung der Entsorgungsweg für mehrere hunderttausend Tonnen Dämmstoffabfall pro Jahr verschlossen. Zudem – so BDE-Präsident Peter Kurth – würden sich schon jetzt einige Entsorgungsunternehmen weigern, HBCD-haltige Dämmstoffe anzunehmen. Er fordert daher „eine kurzfristige in der Praxis funktionierende Lösung, um die bislang reibungslose Entsorgung auch weiterhin rechtssicher zu gewährleisten“.

Auch der ITAD ist inzwischen von seiner optimistischen Position abgerückt und sieht gleich „mehrere Herausforderungen“ und „einige Schwierigkeiten“. Zunächst müssten die Abfallschlüsselnummern für die Polystyrol-Abfälle oder entsprechende Gemische erst einmal rein formal genehmigt werden, was in NRW in einer Vielzahl von Anlagen möglich sei, aber in anderen Bundesländern noch geprüft werde. Außerdem könnten die vermehrt angelieferten Polystyrol-Monochargen aufgrund ihrer geringen Dichte bei einem hohen Heizwert schon bisher nur in einem sehr begrenzten Umfang in thermischen Abfallbehandlungsanlagen energetisch verwertet werden. ITAD-Geschäftsführer Carsten Spohn fordert daher: „Alle Beteiligten beziehungsweise Betroffenen sollten sich schnellstmöglich an einen Tisch setzen, um pragmatische, sachgerechte und technisch umsetzbare Lösungen zu entwickeln!“

Entsorgungsprobleme für die Anlagen

Für die jetzige genehmigungsrechtliche Übergangsphase – empfahl die erwähnte Studie des Studie des Fraunhofer Instituts für Bauphysik noch im November 2014 – sollte auf die energetische Verwertung in einer kommunalen Müllverbrennungsanlage zurückgegriffen werden. Durch die große Anzahl der kommunalen MVA – zurzeit rund 80 Anlagen, die über die gesamte Bundesrepublik verteilt seien – könne die Zerstörung von HBCD sicher und ohne großen Transportaufwand bewerkstelligt werden. Aufgrund der hohen Kapazität der Anlagen könnten auch die in der Zukunft zu erwartenden Mengen an EPS-Abfall verwertet werden; damit seien Entsorgungsprobleme in den kommenden Jahren nicht zu erwarten.

Dem widerspricht der bvse jedoch energisch: Nach dessen Einschätzung steuert Deutschland vielmehr auf einen „Entsorgungsnotstand“ aufgrund von Kapazitätsengpässen in den Müllverbrennungsanlagen zu. Denn neben der Anlieferung von Polystyrol-Abfällen herrsche auch ein ungezügelter Import von Abfällen aus Großbritannien und anderen europäischen Ländern. Diese Abfälle verstopften die Entsorgungskanäle für gewerbliche Abfälle, die in Deutschland entsorgt werden müssen, sich nicht zur stofflichen Verwertung eignen und deshalb verbrannt werden müssen.

Für den ITAD besteht die Schwierigkeit darin, dass für die voluminösen und heizwertreichen Polystyrol-Abfälle ausreichend Platz im Bunker vorhanden sein muss, um eine notwendige Vermischung zu erreichen. Das mache in vielen Fällen eine entsprechend sorgfältige Disposition nötig, „da aus feuerungstechnischen Gründen nur eine sehr begrenzte Menge von Polystyrol-Abfällen pro Tag mitverbrannt werden kann“. Diese sei aufgrund der hohen Auslastungssituation der thermischen Abfallbehandlungsanlagen nur schwer zu realisieren.

Schnelltest mittels Röntgenfluoreszenzanalyse

Soll der EPS-Dämmstoff nicht von vornherein verbrannt werden, sondern Erkenntnisse für eine weitere Abfallentsorgung darüber benötigt werden, welches Flammschutzmittel im Polystyrol-Dämmstoff vorliegt, hilft nur die chemische Analyse. Hierfür hat das Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung einen Schnelltest mittels Röntgenfluoreszenzanalyse entwickelt: Er ermöglicht die Unterscheidung, ob der Dämmstoff überhaupt Brom enthält und ob es sich dabei um ein niedermolekulares, extrahierbares Molekül wie HBCD handelt oder um eine nicht extrahierbare polymere, bromierte Verbindung. Für detailliertere Informationen stehen weiterführende analytische Methoden zur Verfügung.

CreaSolv-Verfahren für ein marktfähiges Regranulat

Mit dem CreaSolv-Verfahren existiert jedoch auch eine Methode zur Abreicherung von Schadstoffen in Polystyrol-Kunststoffen, die Verunreinigungen und HBCD selektiv aus dem Material herauslöst und ausschleust. Dabei werden den Bauabfällen non-VOC-klassifizierte Chemikalien zugesetzt, die EPS oder XPS auflösen und die Separierung des mineralischen Anteils erlauben. Der Polymer-Lösung können dann in mehreren weiteren Schritten und nach Bedarf Flammschutzmittel, Altadditive und niedermolekulare Abbauprodukte entzogen werden, sodass ein hochwertiges Rezyklat entsteht. Nach Trennung vom Lösungsmittel liegt ein gereinigtes und marktfähiges Polystyrol-Granulat vor.

Dessen gute mechanische, thermische und anwendungstechnische Kennwerte hat das Münchner Forschungsinstitut für Wärmeschutz e.V. schon vor Jahren bescheinigt. Und das Fraunhofer IVV bilanzierte im Poly-Solve-Projekt, dass ein lösemittelbasierter, modularer, skalierbarer Recyclingprozess zur Aufbereitung von entweder EPS oder Polycarbonat mit Reinheiten über 99 Prozent entwickelt wurde – ein Material, das Neuware-Kunststoffe substituieren kann. Die Messlatte zur Rückgewinnung eines unbelasteten Rezyklats hat das Umweltbundesamt unmissverständlich definiert: „Ein werkstoffliches Recycling HBCD-haltiger Dämmstoffe wird in Zukunft nur stattfinden können, wenn der entsprechende, seit dem 22. März 2016 geltende Grenzwert von 100 Milligramm pro Kilogramm aus Anhang I der POP-Verordnung für neu in Verkehr zu bringende Werkstoffe und Erzeugnisse unterschritten wird. Gleiches gilt für Verpackungen, Gehäusekunststoffe oder Textilien, die HBCD enthalten.“

Noch überwiegend energetisch genutzt

Die Schwierigkeit des Creasolv-Verfahrens liegt allerdings in seiner Wirtschaftlichkeit. Schon 2014 beklagten Andreas Mäurer und Martin Schlummer, dass für das EPS-Recycling noch keine CreaSolv-Anlage im Industriemaßstab verfügbar sei und das Konzept noch nicht in der industriellen Praxis genutzt werden könne. Auch ist nach Einschätzung des Industrieverbands Hartschaum e.V. die Menge an Bauabfällen im Moment noch zu gering, als dass das Verfahren wirtschaftlich betrieben werden könnte: Jährlich fallen etwa 10.000 Tonnen an Dämmstoff-Styropor im Fassadenbereich an. Sie werden in Deutschland überwiegend in Müllverbrennungsanlagen energetisch genutzt.

Dennoch sticht Deutschland hinsichtlich der Behandlung von Bau-EPS europaweit heraus – mit 3,9 Kilotonnen recyceltem, 35,8 Kilotonnen energetisch verwertetem und nur 1,5 Kilotonnen entsorgtem EPS, wie eine Statistik des Europäischen Verbands der EPS-Hersteller (Eumeps) zeigt. An zweiter Stelle liegen Österreich mit 1,5 Kilotonnen recyceltem und Frankreich mit 8,3 Kilotonnen energetisch verwertetem (aber 9,6 Kilotonnen anderweitig entsorgtem) Dämmstoff. Dänemark, Schweiz, Schweden, Norwegen, die Niederlande und Belgien punkten noch mit rund 50 und mehr energetischer Verwertung, während süd- und osteuropäische Staaten sowie Finnland ihre EPS-Bauabfälle zum größten Teil deponieren. Im Durchschnitt der EU 27 + 2 werden 8,9 Kilotonnen EPS recycelt (6,5 Prozent), 71,4 Kilotonnen energetisch genutzt (52,8 Prozent) und 54,9 Kilotonnen anderweitig entsorgt (40,6 Prozent).

PolyStyrene Loop gegründet

Inzwischen wurden europaweit die Möglichkeiten der EPS-Rückgewinnung und damit des CreaSolv-Verfahrens entdeckt. So bildete sich ab Herbst 2015 ein Industriekonsortium, das sich die Erstellung und den Betrieb einer industriellen Pilotanlage auf die Fahne geschrieben hat. Es bestand zunächst aus dem Europäischen Verband der EPS-Hersteller, den EPS-Herstellern Sunpor und Synbra Technology sowie dem Flammschutzadditiv-Produzenten ICL-IP Europe. Das Ziel: eine CreaSolv-Pilotanlage zu errichten, um mit diesem Verfahren aus Wärmedämm-Verbundsystemen und Innendämm-Systemen mit Flammschutzadditiven HBCD-unbelastetes Polystyrol zurück zu gewinnen.

Im Mai 2016 war die Gründung dieses „PolyStyrene Loop“ abgeschlossen, dem inzwischen Vertreter der gesamten EPS Wertschöpfungskette angehören: Neben den Erwähnten zählen dazu die Verbände EFRA – Europäischer Verband der Flammschutzmittel-Hersteller, Plastics Europe-EPS/MC, EXIBA – European Extruded Polystyrene Insulation Board Association, IVH – Industrieverband Hartschaum, Stybenex – Niederländischer Verband der Hersteller von Airpop EPS, Fachverband WDVS – Deutscher Verband von Herstellern von Wärmedämm-Verbundsystemen, EAE – European Association for ETICS sowie die Recyclingunternehmen KRAS, ECO FILL und De Vries.

Das Basis Engineering für die CreaSolv-Pilotanlage wird von EPC Engineering Consulting GmbH mit Lizenz vom Fraunhofer IVV erstellt, und CreaCycle wird die geschützten CreaSolv-Formulierungen liefern. Ziel des PolyStyrene Loop ist, das CreaSolv-Verfahren in die Technischen Richtlinien der „Baseler Konvention“ für HBCD enthaltende Polystyrol-Schäume als zusätzliche End-of-Life-Option neben der Verbrennung zu integrieren und eine Demonstrationsanlage mit einer jährlichen Recycling-Kapazität von 3.000 Tonnen HBCD-haltigem EPS mit Brom-Rückgewinnung bis 2018 zu errichten.

Foto: sima / fotolia.com

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