Sicherere, nachhaltigere und besser recycelbare Kunststoffe sind das Ergebnis des abgeschlossenen EU-Projekts SURPASS, in dem das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT das Kunststoffrecycling maßgeblich vorangebracht hat. Die Arbeiten setzten schon bei der Werkstoffentwicklung an, damit die Recyclingfähigkeit von Beginn an mitgedacht wird.
In dreieinhalb Jahren anwendungsorientierter Forschung bündelte das Projekt Fallstudien aus den Sektoren Bau, Mobilität und Verpackung. Das Fraunhofer ICT verantwortete darin die beiden Fallstudien zu Mobilität und Verpackung.
Vernetzte Kunststoffe erfüllen die Brandschutznormen der Bahn
Für den Bereich Mobilität griff das Fraunhofer ICT ein 3R-System des spanischen Konsortialpartners Cidetec auf und funktionalisierte es. Dieses System steht für recyclingfähige, vernetzte Kunststoffe, die als Vitrimere bezeichnet werden und wie herkömmliche vernetzte Kunststoffe höhere mechanische Festigkeiten erreichen als unvernetzte Varianten.
Als Matrixmaterial eignen sich diese Vitrimere für faserverstärkte Bauteile, etwa in Pressmassen und Gießharzen sowie in Klebstoffen und Lacken. Damit sie im Bahn-Personenverkehr zugelassen werden, evaluierten die Wissenschaftler den Flammschutz und passten das Material an die geltenden Normen an. Entscheidend waren dabei eine geringere Wärmefreisetzung im Brandfall sowie weniger und weniger giftiger Rauch.
Die Lösung fand das Fraunhofer ICT in einer Kombination von Flammschutzmitteln für carbonfaserverstärkte Materialien. Am Ende der Nutzungsdauer lassen sich die Carbonfasern zurückgewinnen und wieder in neue Verstärkungen überführen, womit das Kunststoffrecycling auch die Fasern selbst erfasst.
Recyclingfähige Folien für Lebensmittel mit weniger Zusatzstoffen
Für Lebensmittelverpackungen brachte der französische Konsortialpartner Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites (IPC) eine mehrschichtige Folie auf den Weg, die mit weniger Compatibilizer auskommt. Diese Verträglichkeitsvermittler verbinden sonst die einzelnen Schichten dauerhaft, erschweren jedoch die spätere Wiederverwertung.
Das Kunststoffrecycling dieser neuartigen Folie übernahm das Fraunhofer ICT. Über eine Pilotlinie, die Gerüche mittels Extraktion entfernt, erreichten die Forscher eine Effektivität von 99 Prozent. Aus dem gereinigten Multinanolayer-Material entstanden zwei Verpackungsschalen aus dekontaminiertem Rezyklat, wobei die trübere Variante auf einer Folie mit höherer Schichtanzahl beruht.
Ein digitales Werkzeug bringt Kunststoffrecycling ins Produktdesign
Aus jeweils einem Anwendungsfall der drei untersuchten Bereiche, also Bau, Mobilität und Verpackung, ging zudem ein digitales Leitinstrument hervor. Es soll das Kunststoffrecycling gemeinsam mit Sicherheit und Nachhaltigkeit schon bei der Produktentwicklung berücksichtigen, sodass die entsprechenden Kriterien von Beginn an, also „by design“, in den Werkstoff einfließen.
Weil das Werkzeug diese Kriterien früh im Entwicklungsprozess verankert, lassen sich die Ergebnisse breit übertragen. Nach Angaben des Instituts können davon kunststoffverarbeitende Unternehmen nahezu jeder Größe und aus allen Branchen profitieren.
