Dieser Artikel erschien im Fachmagazin Kunststoffe, Ausgabe 10/2024.

Post-Consumer-Folien werden größtenteils aus haushaltsnahen Sammlungen wie dem dualen System gewonnen und sind oft stark verschmutzt. Durch innovative Technologien des Recyclingspezialisten EREMA können Regranulate aus diesen Abfallströmen auch für sensible Endanwendungen wirtschaftlich produziert werden.

Folien aus Post-Consumer-Materialströmen stellen aufgrund ihrer Beschaffenheit und der vorherigen Verwendung hohe Anforderungen an den Recyclingprozess. Das Inputmaterial enthält häufig organische Rückstände wie Fette und Öle, Etiketten und somit Papier und Kleber, Fremdstoffe wie Sand, Metall oder Holz, sowie Fremdpolymere. Zudem sind Folienabfälle aus dem Haushaltsmüll oft bedruckt und überwiegend stark geruchsintensiv. Eine hohe, stabile Qualität der Regranulate ist für den Einsatz in hochqualitativen Endprodukten entscheidend und unterstützt das Mehrfachrecycling. Die Regranulatqualität hängt von der effektiven Entfernung der Störstoffe und zusätzlich von einer schonenden Behandlung der Schmelze ab. Die von EREMA entwickelte DuaFil^® Compact Bauweise für das INTAREMA^® Recyclingsystem ermöglicht in Kombination mit der TVEplus^® Technologie eine effiziente Verarbeitung von Post-Consumer-Abfällen. Die technologische Innovation führt zu hervorragenden Schmelzequalitäten bei gleichzeitig hohem Durchsatz und geringem Energieverbrauch.

Filtration und Entgasung optimieren Polymerschmelze

Effektives Filtrieren ist eine der zentralen Stärken der neuentwickelten Doppelfiltrationslösung. Dank der schonenden Vorbereitung des Materials in der Preconditioning Unit (PCU) mittels Counter Current Technologie wird das Eingangsmaterial homogenisiert, kompaktiert, getrocknet und vorgewärmt. Durch die spezielle Vorbehandlung und die schonende Aufschmelzung in der Plastifizierung werden Schmutzpartikel und Störstoffe sowie Fremdpolymere, z. B. PET oder PA, kaum zerkleinert und bleiben somit groß genug, um frühzeitig vom Laserfilter aus der Schmelze entfernt zu werden. Die frühe Entfernung von unerwünschten Stoffen beugt der Bildung störender Abbauprodukte vor und verhindert, dass daraus unangenehme Gerüche entstehen – ein entscheidendes Qualitätsmerkmal für die Schmelze und das spätere Endprodukt. Die exakt auf die speziellen Bedürfnisse der unterschiedlichen Materialströme abstimmbare „Plus-Zone“ übernimmt nach der ersten Filtrationseinheit und vor der Entgasung die Homogenisierung der Schmelze und bringt diese auf das optimale Massetemperatur-Niveau für die jeweilige Anwendung. Die Entgasung erfolgt bei EREMA Anlagen stets in drei Stufen: Die erste Entgasung findet bereits in der PCU statt, anschließend folgt durch das ausgeklügelte Schneckendesign eine Extruder-Rückwärtsentgasung. Die finale Double-Venting-Entgasungszone ist besonders leistungsfähig und holt noch vorhandene volatile Bestandteile effektiv aus der Schmelze. Durch die DuaFil^® Compact Bauweise erreicht die Schmelzeentgasung eine besonders hohe Wirkkraft, was bei organischen Verunreinigungen und stark bedruckten Folien entscheidend ist. Insgesamt zeichnet sich die Maschine durch ein wesentlich höheres freies Schneckenvolumen in der Entgasung und in weiterer Folge eine höhere Entgasungsleistung von bis zu 33 %* aus.

Geringere Massetemperatur reduziert Energieverbrauch

Eine entscheidende Stellschraube zur Steigerung der Regranulat-Qualität ist die Entkopplung von Druck- und Temperaturaufbau. Bei konventionellen Doppelfiltrationslösungen entsteht die höchste Temperatur im Extrusionsprozess vor der zweiten Filtrationseinheit und nach der Entgasung. Bei der INTAREMA^® TVEplus^® DuaFil^® Compact erreicht die Polymerschmelze die höchste Massetemperatur bereits vor der Extruderentgasung . Dadurch wird das Risiko für die Bildung von Abbauprodukten und flüchtigen Bestandteilen, die zu Gerüchen, Verfärbungen oder zu einem Aufgasen des Regranulats führen, bedeutend reduziert. Das ist ein entscheidender Vorteil, besonders bei organischen Stoffen, wie Lebensmittelverschmutzung, oder bei Zellulosestörstoffen, wie Papier oder Holz.

Die Entkopplung von Druck- und Temperaturaufbau unter Einsatz eines neu entwickeltem Regelungskonzepts für das Zusammenspiel zwischen Extruder und Schmelzepumpe führt dazu, dass der Extruder kürzer ausgeführt (minus 10L/D*), die Massetemperatur um durchschnittlich 20°C* reduziert und der Energieverbrauch der Gesamtanlage um 10 %* gesenkt werden konnten. Gleichzeitig war es möglich, den Durchsatz der Anlage um 10 %* zu erhöhen. Dadurch konnten neben den OpEx (Energie) auch die CapEx (Investitionssumme pro kg Anlagendurchsatz) reduziert werden. Dies führt neben den technischen Vorteilen zu einem wirtschaftlich interessanten Gesamtpaket.

Durch die bei INTAREMA^® TVEplus^® DuaFil^® Compact Anlagen besondere Positionierung der Erstfiltration vor der Schmelzepumpe entsteht ein weiterer Vorteil. Dadurch strömt nur gereinigte und entgaste Schmelze durch die Pumpe, was den Verschleiß reduziert und die Lebensdauer bei Post-Consumer-Anwendungen maßgeblich erhöht.

Optimierte Prozessbedingungen für höchste Ansprüche in der Endanwendung

Ursprünglich lagen die Hauptanwendungsgebiete für Regranulate aus Haushaltsmüll bei Baufolien und Müllsäcken mit einer Foliendicke größer 40 µm. Mit der neuentwickelten DuaFil^® Compact Bauweise wird ein breiteres, anspruchsvolleres Marktsegment bedient. Durch den effizienten Druckaufbau kann zum Beispiel erstmals eine Filtration je nach Polymer bis 30 µm auf der zweiten Filtrationsstufe wirtschaftlich – d. h. ohne Durchsatzeinschränkungen – dargestellt werden. Dies führt zum Einsatz von bis zu 50 % gewaschenen LD/LLDPE-Folien Flakes (DSD 310) in hochqualitativen PCR-Schrumpffolien und von rPE-Post-Consumer-Supermarktfolie (z. B. 98/2) von bis zu 30 % in 8-µm-Stretchfolien und bis zu 50 % in Schrumpffolien >20 µm. Die ersten ausgelieferten Kundenanlagen bestätigen die durchgeführten Versuche im EREMA Technikum und führen zu wesentlichen Verbesserungen.

Geruchsoptimiert und lebensmittelecht

Ein weiterer Meilenstein ist die effektive Geruchsentfernung. Das ist ebenfalls ein Grund, weshalb Regranulate aus Post-Consumer-Sammlungen mittlerweile häufiger für höherwertige Anwendungen zum Einsatz kommen. Entscheidend ist hierbei die Neutralisierung von unerwünschten Gerüchen, wofür die Vorteile der INTAREMA^® TVEplus^® DuaFil^® Compact in Hinblick auf die optimierte Entgasungsperformance und die schonende Materialverarbeitung in Kombination mit der Anti-Geruch-Technologie ReFresher die besten Voraussetzungen bietet. Auch stark geruchskontaminierte Inputmaterialien können so zu qualitativ hochwertigen Regranulaten aufbereitet werden. Mit Hilfe der Festphasendiffusion werden flüchtige Bestandteile aus den Granulaten kontinuierlich abgeführt. Durch die Nutzung der Restwärme sowie durch eingesetzte Wärmetauschersysteme ist der Prozess besonders energiesparend. Die amerikanische Behörde für Lebensmittelsicherheit hat die Systemkombination für Food Grade zugelassen, sodass PO-Regranulate aus definierten Inputströmen (z. B. Commercial Post Consumer LL/LLDPE-Stretch- und Schrumpffolie) in Anteilen bis zu 100 % in Lebensmittelverpackungen eingesetzt werden dürfen.

In Europa gibt es derzeit noch keine Food-Grade-Zulassung für Polyolefine. Seit Oktober 2022 bietet die EU-Verordnung 2022/1616 die Möglichkeit neue Recyclingtechnologien für den Lebensmitteldirektkontakt über eine „novel technology“ vorzeitig zuzulassen (siehe Infokasten). EREMA unterstützt Recyclingunternehmen bei der Datengenerierung und Beweisführung für das Bewertungsverfahren der EFSA (Europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit).

* im Vergleich zur bisherigen EREMA Doppelfiltrationslösung

Die EU-Verordnung 2022/1616 regelt den Einsatz von recyceltem Kunststoff in Materialien mit Lebensmitteldirektkontakt, um Verbrauchersicherheit zu gewährleisten und die Kreislaufwirtschaft zu fördern. Ziel ist eine Standardisierung der Anforderungen und beschleunigte Zulassungsverfahren durch „novel technologies“ – neuartige Recyclingverfahren, die einem flexibleren Bewertungsprozess unterliegen. Hersteller, Recyclingunternehmen und unabhängige Labore prüfen die Regranulate auf problematische Stoffe. Bei unbedenklichen Ergebnissen kann nach 6 Monaten eine vorläufige Zulassung bei der EU-Kommission beantragt werden. Nach 2 Jahren, in denen weiterhin Daten generiert werden, entscheidet die EFSA über die endgültige Eignung der Technologie für den Lebensmitteldirektkontakt.