Upcycling von Polypropylen

Florian Kamleitner

Eine Welt ohne Kunststoff? Die Realität!

Eine Welt ohne Kunststoff? Die Realität!

Nach einer aktuellen Studie des „American chemistry council“ würde eineSubstitution von Kunststoff im Bereich der Konsumgüter zu einerVervierfachung der Umweltkosten führen. (Bspw. Mehr Aluminium und Papierin der Verpackungsindustrie)

Motivation

Kunststoff – eine Linearwirtschaft ohne Ausweg?

Motivation

Kunststoff – eine Linearwirtschaft ohne Ausweg?

Überspitzt formuliert wechselt der Kohlenstoff nur die Lagerstätte! 

Motivation

*Plastics – the Facts 2015

2014 fielen in Europa (EU 27 + CH + NOR) 25,9 Mio t Kunststoffabfall an. 69.2 %wurden stofflich oder thermisch verwertet, 30.8 % wurden deponiert. Das Ziel dereuropäischen Kommission ist „zero landfill“ bis 2025 (realistische Berechnungen sagen2035)

Motivation

*Plastics – the Facts 2015

Bevorzugt wird in thermisches Recycling investiert, um die die gespeicherte Energie zunutzen. Ein nachhaltiges Abfallmanagement muss aber auch stoffliches Recyclingbeinhalten um eine nachhaltige Zirkularwirtschaft zu ermöglichen.

PE29%

PP19%PVC

10%

PET7%

PS7%

PUR8%

andere20%

2014 wurden global 311 Mio t Kunststoff produziert:

Motivation

Kunststoff „closed loop“ recycling

PET JA! E.g. PET‐to‐PET

PE‐HD JA (Flaschen aus PE‐HD)

PE‐LD wenige

PP Autobatterien, sonst theoretisch

PS Theoretisch

Etabliertes „closed loop“ – Recycling existiert nur für PET und PE‐HD. Für PP, den zweiten„big player“ unter den Kunststoffen existieren nur wenige Konzepte für (Spezialfälleausgenommen).

Unser Projekt „Innovatives Kunststoff Upcycling“ widmete sich deswegen PP und willdiese Nische ausfüllen.

Sammeln Re‐extrusion Neuer Formteil

Mechanisches

Molmasse

Schlag‐zähigkeit

Kistallinität

Schmelze‐steifigkeit

Dehn‐verfestigung

Härte

Keine Veränderung der StrukturKeine Veränderung der Materialeigenschaften

Innerbetriebliches RecyclingNicht realisierbar für Nachgebrauchsabfall

Recycling

Fact sheet – Polypropylen Recycling

Sammlung Vorbehandlung Re‐extrusion Neuer Formteil

Fact sheet – Polypropylen Recycling

Downcycling

Thermisch und scherinduzierteDegradation, aufgrund der 

Kettenspaltung

• Sortierung• Reinigung• Mahlen

Mechanisches

Molmasse

Schlag‐zähigkeit

Kistallinität

Schmelze‐steifigkeit

Dehn‐verfestigung

Härte

Upcycling von Polypropylen

Sammlung Vorbehandlung Reaktivextrusion Neuer Formteil

Upcycling von Polypropylen

Upcycling

Langkettenverzweigung(engl. LCB) in Schmelze

Verbesserung der rheologischenEigenschaften

LCB

Mechanisches

Molmasse

Schlag‐zähigkeit

Kistallinität

Schmelze‐steifigkeit

Dehn‐verfestigung

Härte

Upcycling von Polypropylen

LaborversucheModellmischungen

LaborversucheNachgebrauchsabfall

Herstellung eines PP‐Schaums aus PP‐

Upzyklat

HochmolekulareVerunreinigungenPE‐HD, PE‐LLD, PE‐

LD, PS, PET,…

NiedermolekulareVerunreinigungene.g. Stabilisatoren 

Andere Verunreinigungene.g. Papier, Metall

Die Ausgangslage:

Der Plan: 

ErgebnisseModellversuche mit reinem PP und mit PP mit 10 gew‐% PE‐HD:

Versuche mit Nachgebrauchs‐PP aus Bechern

Versuche mit Nachgebrauchs‐PP und PE‐HD 

LCB mit:PeroxydicarbonatenMonomer u. Peroxid

Ergebnisse

Ergebnisse

PP aus Granulat

Rezyklierte PP‐Becher

Ergebnisse

Blend von PP mit10 gew.‐% PE‐HD

Nachgebrauchs‐Blend

Ergebnisse

Ergebnisse

Erhöhung der Bruchdehnung bei reinem PP und Reduktion des Moduls  der Werkstoff wird duktilerIm Blend ist gegenteiliges der Fall?

Ergebnisse

Reduktion der Schlagzähigkeit im Modell‐PP, aber Verbesserung im rez. PP. Sehr gute Optimierung im Modell‐Blend. Kein Effekt im gemischten Nachgebrauchsabfall.

Chemische Modifikation, Reaktivextrusion, Laborversuche

Schmelzecharakterisierung, Rheologie

Formteilherstellung mit Up‐zyklat

Werkstoffprüfung

Formteilprüfung

3 years0

Timeline..

Up‐scaling

Up‐scalingzu kgvon g zu t

Projektteam

Bernadette Duscher 

Polymerchemie, Chemische ModifikationFlorian Kamleitner

Kunststofftechnik und‐charakterisierungVasiliki‐Maria Archodoulaki

Polmyermodifizierung und ReaktivextrusionSimone Knaus

Project head

PhD student

Rheologie

Innovative Polymer Recycling

WerkstoffprüfungThomas Koch

Finanzierung: TU Wien „Innovative Projekte ‐ Personal“ 

Danke für Ihre Aufmerksamkeit!