Kunststoffverpackungen besser wiederverwerten: Neues Verfahren entzieht Duftstoffe
Wissenschaftler des Fraunhofer LBF haben einen umweltfreundlichen Prozess im Labormaßstab entwickelt: Das Verfahren basiert auf der Druckwasser-Extraktion. Es entfernt den Tracer-Duftstoff Limonen aus kommerziellen HDPE-Verpackungen und kommt ohne organische Lösemittel aus.
Auf diese Weise lässt sich die Materialqualität aufbereiteter Kunststoffabfälle innerhalb einer Stunde steigern. Prozessbegleitende Analysen mit Infrarotspektroskopie und Massenspektrometrie liefern dem Forscherteam Daten zur chemischen Zusammensetzung der Proben in Abhängigkeit unterschiedlicher Extraktionsbedingungen. Diese analytischen Daten zeigen, dass nach der Trennung wesentlich weniger Limonen in den Proben vorhanden ist.
Darüber hinaus werden neben dem Duftstoff noch weitere Verunreinigungen und kurzkettiges HDPE aus den Proben entfernt, die ursprünglich in der Verpackung enthalten sind. Mit dieser Datenbasis als Grundlage ermittelten die Darmstädter Experten optimale Verfahrensparameter für die Druckwasserextraktion von Duftstoffen aus HDPE-Verpackungen. „Die Projektergebnisse zeigen den Nutzen einer systemischen Herangehensweise zur Lösung aktueller kunststofftechnischer Fragestellungen mit großer wissenschaftlicher Relevanz“, betont Dr.-Ing. Guru Geertz, der das Projekt am Fraunhofer LBF betreut.
Mit Hilfe von Machine-Learning-Methoden
Zur Entwicklung des Verfahrens waren detaillierte Einblicke in die chemische Kinetik des Extraktionsprozesses notwendig, die mithilfe eines innovativen Ansatzes zur prozessbegleitenden Analytik ermöglicht wurden: Durch die Auswertung der Daten mit Hilfe von Machine-Learning-Methoden konnten die Extraktionsparameter im Sinne einer wirtschaftlichen Prozessführung optimiert werden. In dem derzeitigen Entwicklungsstadium zeichnet sich für den neuen Prozess ein Anwendungsszenario zur verbesserten Aufbereitung von Kunststoffabfällen ab. „Das von uns entwickelte Extraktionsverfahren zeigt einen Weg zu aufbereiteten Einwegkunststoffen mit vergrößertem Anwendungsspektrum, und das dient dem Umweltschutz“, folgert Geertz. Aufgrund des zugrundeliegenden Konzepts eigne sich der Prozess für Industrie-, Schwellen- und Entwicklungsländer gleichermaßen, sodass potenziell alle Marktteilnehmer davon profitieren, die Kunststoffprodukte in den Handel bringen.
Das Fraunhofer LBF stellt die Ergebnisse des Forschungsprojektes auf der Plastics World Expo Europe in Essen (14. bis 15. Juni 2023) am Stand C834 vor.
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 06/2023, Seite 38, Grafik: Fraunhofer LBF)
