Stärkung des hochwertigen Recyclings von Kunststoffen aus ... · Stärkung des hochwertigen Recyclings von Kunststoffen aus Elektroaltgeräten Mengenpotential Sammelmenge 2015 Insgesamt

Für Mensch & Umwelt

Stärkung des hochwertigen Recyclingsvon Kunststoffen aus Elektroaltgeräten

Effiziente Gewinnung von Kunststoffrezyklaten und kritischen Rohstoffen aus Elektroaltgeräten

Christian KitazumeUBA FG III 1.6 – Produktverantwortung

18.01.2018

AddResources Workshop

Stärkung des hochwertigen Recyclings von Kunststoffen aus Elektroaltgeräten

Das Umweltbundesamt

18.01.2018 AddResources Workshop Freising 2

Umweltbundesamt, DessauCopyright: Linnart Unger

Deutschlands zentrale Umweltbehörde,gegründet 1974. Ca. 1500 Mitarbeiter*innen.13 StandorteUmweltthemen wir Lärm, Trinkwasser,Klimawandel und Abfallmanagement.

AufgabenWissenschaftliche Beratung desUmweltministeriums.Erhebung und Bewertung von Umweltdaten.Information der Öffentlichkeit zu Umweltfragen.Vollzug von Umweltgesetzgesetzenz.B. Emissionshandel. „Für Mensch und Umwelt“


Mengenpotential

Sammelmenge 2015Insgesamt 721.872 t Elektroaltgeräte

KunststoffpotentialInsgesamt 100.000* bis 280.000[2] t


Gerätekategorien Anteil (%)[1] Sammelmenge (t) KS-Potential (t)1. Haushaltsgroßgeräte 15 % 289.161 43.0002. Haushaltskleingeräte 20 % 124.289 25.0003. IT- und Telekommunikationsgeräte 20 % 123.697 25.000

4. + 5. + 6. + 8. Unterhaltungs-elektronik, Beleuchtungskörper, Werkzeug, Medizingeräte

20 % 163.345 33.000

7. + 9. Spielzeug, Freizeit-, Sportgeräte, Überwachungs-, Kontrollinstrumente

5 % 8.205 400

*siehe Berechnung oben auf Basis von [1]


Kunststoffsorten

massenrelevantesten Kunststoffe: ABS, PS und PP


[3]

Quelle: LG


Treibhauspotential (1)

Spezifisches Treibhauspotential verschiedener Materialien[4]


12.500 kgCO2eq/kg

1,63 kg CO2eq/kg 3,10 kg CO2eq/kg



Treibhauspotential durch Herstellungvon 180.000 t Kunststoff aus EAG/Jahr

„Inhärentes Treibhauspotential“ ABS, PS, PPca. 320.000 tCO2eq

Insgesamt ca. 350.000 tCO2eq (Ökopol)


Kunststoff ABS PS PP

Anteil in EAG [3]

[%]33 19 18

Theoretisches Potenzial *[t]

60.000 34.000 32.000

GWP[kg CO2eq/kg]

3,10 2,43 1,63

GWP über Potenzial[kg CO2eq/a]

186.000 82.620 52.1600

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

kgCO2eq/t

Eine Tonne PersonalComputerEine Tonne Handyschrott

Eine Tonne Elektroschrott


Treibhauspotential durch Herstellungvon 180.000 t Kunststoff aus EAG/Jahr

„Inhärentes Treibhauspotential“ ABS, PS, PPca. 320.000 tCO2eq

Insgesamt ca. 350.000 tCO2eq (Ökopol)

Kunststoff ABS PS PP

Anteil in EAG [3]

[%]33 19 18

Theoretisches Potenzial *[t]

60.000 34.000 32.000

GWP[kg CO2eq/kg]

3,10 2,43 1,63

GWP über Potenzial[kg CO2eq/a]

186.000 82.620 52.160



1,7 Mio. tCO2/Jahr

1.300 tCO2/Jahr


Derzeitige Verwertungswege


Hauptsächlich energetische VerwertungBei der energetischen Verwertung wirdnur ca. 50% der Herstellungsenergie freigesetzt (Ökopol)

Inhärente Energie geht verloren

werkstofflich12%

energetisch87%

Beseitigung1%

Verwertung von Kunststoffen aus EAG[5]

0%

5%

10%

15%

20%

25%

1980 1992 2005

Kunststoffanteil in EAG


Hindernisse für das Kunststoffrecycling

• Bromierte Flammschutzmittel• Füllstoffe• Verbundmaterialen• Demontierbarkeit• Kontamination


POP-V Maximalgehalt der anwendungsbeschränkten Substanzen

Verbot oder möglichst baldige Einstellung oder Beschränkung der Herstellung, Inverkehrbringens und Verwendung über persistente organische Schadstoffe

10 mg/ kg(0,001 Gew.-% = 10 ppm)

Rezyklate: 0,1 Gew.-%(= 1000 ppm)

Im Abfallregime Summe: 1000 mg/kg

Derzeit relevante polybromierte Flammschutzmittel in derPOP-VO:• Tetra-BDE

• Penta-BDE

• Hexa-BDE

• Hepta-BDE

• Zukünftig:Deca-BDE


Behandlungsverordnung

Zwei übergeordnete Ziele• Schadstoffentfrachtung• Ressourcenschonung


Verordnungsermächtigung in 24 ElektroG-2:„Die Bundesregierung wird ermächtigt, durch Rechtsverordnung mit Zustimmung des Bundesrates (…) weiter gehende Anforderungen an die Behandlung von Altgeräten, einschließlich der Verwertung, des Recyclings und der Vorbereitung zur Wiederverwendung (…) festzulegen.“

UBA beginnt 2015 Prozess zur Entwicklung von Empfehlungen für die Behandlungsverordnung


Prozess – Überblick und Konzeption (I)

• Transparenter, offener Prozess• Frühzeitige Einbeziehung der Akteuere• Einbringen von Wissen aus der Praxis

Empfehlungen zur Behandlung von Elektroaltgeräten


Arbeitskreis Arbeitsgruppen+


Prozess – Überblick und Konzeption (II)

19.10.2017 Ressourceneffizienz- und Kreislaufwirtschaftskongress Baden-Württemberg 12

• Thematische Querverbindungen zwischen den AGs

• Diskussion der Empfehlungen aus den AGs

1. AG-Treffen Bestandsaufnahme (Praxis, existierende Standards/ Normen, Forschung)

2. AG-Treffen: Diskussion von möglichen Behandlungsempfehlungen

Berücksichtigung von Gerätetrends, ändernder Zusammensetzung, Technikentwicklung

Ableiten von konkreten Empfehlungen für Behandlungs-anforderungen

AG 2 Bild-schirmgeräte

AG 3 PV-module

AG 4Kunststoffe

AG 1Leiterplatten

AG 5 Schadst.-entfrachtung

AG 6Kühlgeräte

Arbeitskreis Arbeitsgruppen+


1326.10.2017 Abschlusssymposium des Projektes EAG-Behandlungsanforderungen

Teilnehmer im Arbeitskreis und Arbeitsgruppen

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45 Bund

Bundesländer

Kommunen

Umweltverbände

Sozialverbände

Entsorgerverbände/ EntsorgerAnlagenhersteller

Wissenschaft

Sachverständige &Sonstige

41

27

35

26

2125

1816

193 Mitglieder / Teilnehmer


Herangehensweise


Ziel Ressourcenschonung• Stärkung der Rückgewinnung ressourcenrelevanter Stoffe • Quantitative und qualitative Verbesserung des Recyclings

Ziel Schadstoffentfrachtung• Weiterentwicklung von Maßnahmen zur Schadstoffentfrachtung• Konkretisierung und Weiterentwicklung bestehender Behandlungsanforderungen

gemäß Anlage 4 ElektroG

Definition der Behandlungsziele

Erarbeitung von Empfehlungen

(konkret, prüfbar, adressierbar)

Diskussion der Vorschläge für Behandlungs-empfehlungen


Vorgehen

15

z.B. Entnahme vormaschinellem

Aufschluss

z.B. Entnahme vor oder nach 1. maschineller Zerkleinerung …

Batch/ Jahresbilanz.Zielfraktion: mind. x kg pro Tonne EAG-Input

quantitativ

qualitativ

Bauteile „unbeschädigt“, „identifizierbar“

Batch/ Jahresbilanz.Zielfraktion enthält mind. x % des (Schad)Stoff-Inputs

Verfahrensanforderung (Stand der Technik)

Verfahrens-ablauf

Bestimmte(s) Verfahren

vorschreiben

Bestimmte(s) Verfahren

ausschließen

Zielanforderung

Zielwert-Methodik

Massenbilanz-Methodik

Analyse-MethodikProzess

… mit Prallmühle

… , jedoch nicht mit Granulator

Behandlungsziele: Schadstoffentfrachtung und Ressourcenschonung

Stichprobe.Grenzwert für Outputfraktion: - „max. x mg/kg

(Schad)Stoff“;- „frei sein von“




AG 1

Le

iterp

latt

en

AG 2

Bi

ldsc

hirm

-ge

räte

AG 3

Ph

otov

olta

ik-

mod

ule

AG 4

Ku

nsts

toffe

AG 5

Sc

hads

toff-

entf

rach

tung

10 26 18 8 22

7 16 15 6 15

84

59

2. AG-Treffen

3. AK-Sitzung

Überarbeitung

1 1

AbfallbehandlungspflichtenV: ca. 45, Technische Vorschrift SENS/SWICO: ca. 55zum Vergleich:

Überarbeitung

7 17 13 6 14 57Abschluss-symposium 1 1

Behandlungsempfehlungen in Zahlen



=> max. 16 Punkte

Kriterium Punkte

Umweltrelevanz 0 Pkte: Kein ökologischerNutzen

6 Pkte: Hoher ökologischer Nutzen

Wirtschaftlichkeit 0 Pkte: Mit Zusatzkosten verbunden

3 Pkte: Erhebliche Erlöse erzielbar

Umsetzbarkeit 0 Pkte: Derzeit technisch nicht umsetzbar

3 Pkte: Technisch leicht umsetzbar/ wird umgesetzt

Vergleichbare Anforderungen inCENELEC oder anderenStaaten

0 Pkte: Keine vergleichbaren Regelungen vorhanden

1 Pkt: Es existiert eine vergleichbare Regelung

Positiver Effekt bei Inkrafttreten der Anforderung

0 Pkte: Kein Effekt zu erwarten

3 Pkte: Große positive Veränderung ggü. derzeitiger Praxis

Kriterien zur Priorisierung



02468

1012141618

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Anza

hl d

er

Beha

ndlu

ngse

mpf

ehlu

ngen

Punkteverteilung nach Priorisierungs-Krit. 1-5

ab 10 Punkte: höchste Priorität: 20 Empfehlungenab 9 Punkte: zweithöchste Priorität: insgesamt 30 Empfehlungen

Hohe Punktzahl = hohe Priorisierung TOP 20/30

Priorisierung


Behandlungsempfehlungen Kunststoffe

3 Behandlungsempfehlungen in den Top 20

Ressourcenschonung• Quoten für die Werkstoffliche Verwertung

Schadstoffentfrachtung• Geräteliste Verdacht auf geregelte Flammschutzmittel• Grenzwert (Gesamtbromgehalt) für Kunststoffe

zur Werkstofflichen Verwertung



18.01.2018 20AddResources Workshop Freising

Quoten für die Werkstoffliche Verwertungvon Kunststoffen

• Gruppe 1: Wärmeüberträger• Gruppe 2: Bildschirme• Gruppe 4: Großgeräte• Gruppe 5: Kleingeräte

Bisher sind Kunststoffe nur ein undifferenzierter Bestandteil der Verwertungsquoten je Kategorie!


10 Gew.-% der Inputmasse Gruppe 1 Wärmeüberträger


* oftmals fehlte die „Innenausstattung“, daher müsste der Anteil höher sein

• Kunststoff ist lebensmittelecht, daher keine Flammschutzmittel• Literatur: Kunststoffanteil 10,4* bis 28 Gew.-%[7-12]

• Mittelwert: 16%• Kunststoffe: PS, ABS, PP, PUR

85 bis 90% der enthaltenen Kunststoffekönnen werkstofflich verwertet werden


5 Gew.-% der Inputmasse Flachbildschirme+ 5 % nach 5 Jahren


• kaum mit Flammschutzmittel belastet:TV zu 8,6 %, Monitore zu 1,7%

• Literatur:[10-15]

• Kunststoffanteil TV: 23 bis 31 Gew.-%• Kunststoffanteil Monitore: 32 bis 35 Gew.-%• Kunststoffe: ABS, PPE, PMMA, PE, PA, etc…

Anteil der Gerätefüßebei TV von 7 Gew.-% sowie

bei LCD-Monitor von 24 Gew.-% [16]


10 Gew.-% der Inputmasse Gruppe 4 Großgeräte+ 2,5 % nach 5 Jahren


• Großgeräte enthalten kaum Flammschutzmittel• Literatur: Kunststoffanteil 15 bis 22 Gew.-%[1,3,13]

Veränderungen:• offener Anwendungsbereich ab 15.08.2018• neue Gruppenzusammensetzung ab 01.12.2018

(Kantenlänge der Geräte > 50 cm)Überprüfung der Anforderungen 3 Jahre nach Inkrafttreten


10 Gew.-% der Inputmasse Gruppe 5 Kleingeräte+ 5 % nach 5 Jahren


• Kleingeräte enthalten wenig Flammschutzmittel• Literatur: Kunststoffanteil 24 bis 84 Gew.-%[3, 13, 17, 18]

• Kunststoffe: PP, ABS, PS

Veränderungen:• neue Gruppenzusammensetzung ab 01.12.2018

(Kantenlänge eines Gerätes < 50 cm)Überprüfung der Anforderungen 3 Jahre nach Inkrafttreten

Quelle: Mike Minderhoud, Wikicommons

Quelle: Thatonewikiguy, Wikicommons


BFSM-Geräteliste und Grenzwert

Verpflichtende Separation von Kunststoffteilen, die POP-BFSM enthaltenvor mechanischer BehandlungErstellen einer unterstützenden Geräteliste mit Verdachtsgeräten

Grenzwert Gesamtbrom von xxxx ppm für Werkstoffliche Verwertungvon Kunststoff aus EAGFestlegen eines Grenzwertes für Gesamtbrom

CENELEC: 2000 ppm BromBerücksichtigung von Deca-BDE



Grenzwerte für polybromierte Flammschutzmittel


Maximalgehalt der einzelnen anwendungsbeschränkten Substanzen

RoHS bzw. ElektroStoffV

Inverkehrbringen und Bereitstellen von neuen E&E-Geräten auf dem Markt 0,1 Gew.-% (= 1000 ppm)

REAChRegistrierung, Bewertung, Zulassung und Beschränkung chemischer Stoffe für die Herstellung, das Inverkehrbringen und die Verwendung derartiger Stoffe

0,1 Gew.-% (= 1000 ppm)

POP-VVerbot oder möglichst baldige Einstellung oder Beschränkung der Herstellung, Inverkehrbringens und Verwendung über persistente organische Schadstoffe

10 mg/ kg (0,001 Gew.-% = 10 ppm)

Rezyklate: 0,1 Gew.-% (= 1000 ppm)

WEEELABEX Standards zu Sammlung, Logistik und Behandlung von Elektroaltgeräten 1000 ppm

CENELEC Normen zu Sammlung, Logistik und Behandlung von Elektroaltgeräten 2000 ppm (Gesamtbromgehalt)

• Ausschleusung der regulierten polybromierten Flammschutzmittel

Technik für eine Selektion von bromhaltigen Flammschutzmittel ist prinzipiell vorhanden (Verfahren der Dichtetrennung, Spektroskopische Erkennung, CreaSolv-Verfahren)


Versuch durchgeführt am 09.+10.08.2017 bei SüdRecLaborergebnisse nicht eindeutigWeitere Analysen Notwendig

FSM-Analysen n


GeräteartGesamt-

bromgehalt

PBDEOcta- u.

Deca-BDE HBCD TBBPABTBPEDBDPE

Drucker, Scanner KopiererWerkzeugeUnterhaltungselektronikTelefoneComputer + Docking StationsKüchengeräte, die heiß werden

BTBPE: 1,2-Bis(2,3,6-tribromphenoxy)ethanDBDPE: Decabromdiphenylethan

Ziel: Entfrachtung von Stoffkreisläufen



Literaturnachweis[1] Baxter, J., Wahlstrom, M., Zu Castell-Rüdenhausen, M., Fråne, A., Stare, M., et al., (2014): Plastic value chains - Case: WEEE (Waste Electric and

electronic equipment) in the Nordic region. Nordic Council of Ministers.[2] Consultic (2016): Produktion, Verarbeitung und Verwertung von Kunststoffen in Deutschland 2015.[3] „Assessment of the environmental advantages and drawbacks of existing and emerging polymers recovery processes, JRC, Delgado et al. (2007).[4] Sander et a. (2017): Altfahrzeuge – Verwertungsquoten 2015 und Hochwertigkeit der Verwertung. [5] Consultic (2016): Produktion, Verarbeitung und Verwertung von Kunststoffen in Deutschland 2015.[6] Buekens, A. und Yang, J. (2014): Recycling of WEEE plastics: a review. Journal of Material Cycles and Waste Management, 16(3): S. 415-434.[7] „Ökobilanzielle Untersuchungen zur Verwertung von FCWK- und KW-haltigen Kühlgeräten. Update 2016“, Öko-Institut (2016).[8] „Ökobilanzielle Untersuchungen zur Verwertung von FCWK- und KW-haltigen Kühlgeräten“, im Auftrag der RAL (2007).[9] Marthinho et al, Waste Management 32, 1213-1217 (2012).[10] Crowe et al., „Waste from electrical and electronic equipment (WEEE) - quantities, dangerous substances and treatment methods”. European

Environment Agency (2003).[11] R’09 Twin World Congress & World Resources Forum, Davos, Switzerland (2009): Recycling of plastics from Waste Electrical and Electronic

Equipment (WEEE)–tentative results of a Swiss study.[12] Buekens, A. und Yang, J. (2014): Recycling of WEEE plastics: a review. Journal of Material Cycles and Waste Management, 16(3): S. 415-434.[13] Wäger, P., Schluep, M., und Müller, E. (2010): RoHS substances in mixed plastics from waste electrical and electronicequipment. Swiss Federal

Laboratories for Materials Science and Technology (Empa).[14] Tesar, M. und Öhlinger, A. (2012): Flachbildschirmgeräte. Anforderungen an die Behandlung und Status in Österreich. Umweltbundesamt

Österreich, Report REP-0384.[15] Wolf, J., Brüning, R., Nellesen, L., und Schiemann, J. (2016): Anforderungen an die Behandlung spezifischer Elektroaltgeräte

unter Ressourcen- und Schadstoffaspekten. Umweltbundesamt.[16] Fröhlich, H. (2015): Recycling von LCD-Bildschirmgeräten. Recycling und Rohstoffe, Band 8: S. 313-324.[17] Taverna, R., Gloor, R., Maier, U., Zennegg, M., Figi, R., et al. (2017): Stoffflüsse im Schweizer Elektronikschrott. Metalle, Nichtmetalle,

Flammschutzmittel und polychlorierte Biphenyle in elektrischen und elektronischen Kleingeräten. Bundesamt für Umwelt, Umwelt-Zustand Nr. 1717.

[18] Dimitrakakis, E., Janz, A., Bilitewski, B., und Gidarakos, E. (2009): Small WEEE: determining recyclables and hazardous substances in plastics. Journal of Hazardous Materials, 161(2): S. 913-919.


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Christian KitazumeUBA Fachgebiet III 1.6Produktverantwortung

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