Kein Kreislauf von Kunststoffen ohne Digitalisierung

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Das Projekt Di-Link soll die Datentransparenz und -kommunikation entlang der Kunststoffwertschöpfungskette erhöhen, um den Stoffkreislauf zu schließen.

An der Kreislaufführung von Kunststoffen führt kein Weg mehr vorbei, doch dies ist nicht nur eine große Herausforderung, sondern birgt auch Chancen für innovative Unternehmen.

Kunststoffstrategie der EU forciert Kreislaufwirtschaft

Die im Jahr 2018 veröffentlichte Kunststoffstrategie der EU sowie das neue deutsche Verpackungsgesetz setzen den Wunsch der Öffentlichkeit um, die Kreislaufwirtschaft weiter voranzutreiben. Auch die Kunststoffbranche forciert bereits zirkuläres Wirtschaften, jedoch stehen der werkstofflichen Verwertung von Kunststoffen immer noch entscheidende Hemmnisse entgegen. Dazu zählen vor allem Mengen- und Qualitätsprobleme bei Regranulaten und Recompounds.

Diesen Hemmnissen kann durch den Einsatz digitaler Instrumente, wie beispielsweise Online-Handelsplattformen für Kunststoffabfälle und -rezyklate oder digitale Prozessmesstechniken entgegengetreten werden. Viele Unternehmen, insbesondere KMU, haben jedoch oft Schwierigkeiten, den Anschluss an die digitale Transformation zu finden und diese im eigenen Tagesgeschäft zu etablieren.

Im Forschungsprojekt Di-Link werden genau diese Herausforderungen adressiert und dafür digitale Lösungen für die Bildung vertrauensvoller Wertschöpfungsnetzwerke erarbeitet. Sie sollen Kunststoffverarbeiter, gewerbliche Unternehmen, Wiederaufbereiter und Recompoundeure in die Lage versetzen, relevante, bisher noch nicht verfügbare Informationen zu Materialien zu erhalten und diese dann entlang der Wertschöpfungskette auszutauschen.

Schematische Darstellung der digitalen Systemlösung „Di-Link“, die mit digitalen Lösungen dazu beitragen soll, den Kunststoffkreislauf zu schließen. Foto: SKZ

Das hierfür gebildete Projektkonsortium besteht forschungsseitig aus dem SKZ – Das Kunststoff-Zentrum, dem Forschungsinstitut für Rationalisierung der RWTH Aachen sowie dem Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie. Die industrielle Expertise tragen die Unternehmen Infosim, für die Softwareentwicklung der digitalen Applikation sowie Hoffmann + Voss und MKV Kunststoffgranulate, für Prozessintegration und Praxiserprobung, bei.

Di-Link – Digitalisierung schließt den Kunststoffkreislauf

Die angestrebte Systemlösung soll den Akteuren der Branche ermöglichen, Mengen-, Qualitätsdaten und Verfügbarkeitszeitpunkte zu erfassen, aufzubereiten und auszutauschen, um verlässliche Wertschöpfungsnetzwerke zu bilden. Insbesondere wird eine prozessintegrierte Qualitätssicherungsmethode für die Herstellung von Regranulaten und Recompounds zur Anwendungsreife weiterentwickelt. Damit sollen Wiederaufbereiter die Möglichkeit erhalten, zusätzlich zu ihren Laborprüfungen die Qualität der späteren Produkte bereits im Prozess kontinuierlich zu überwachen und zu belegen.

Damit die entwickelte Anwendung von möglichst großem Nutzen für die Unternehmen in der Wertschöpfungskette ist, wurden die Probleme und Bedarfe hinsichtlich einer verbesserten Kreislaufführung von Kunststoffen durch Interviews ermittelt. Befragt wurden verschiedene Akteure der Wertschöpfungskette – darunter Kunststoffverarbeiter, Recompoundeure, Behörden und Umweltauditoren.

Hemmnis bei der Kreislaufführung

Aus Sicht der Recompoundeure sind die größten Hindernisse beim Bezug ihrer Rohstoffe: Sortenreinheit, Störfaktoren in den Fraktionen wie Softlacke und Lackierungen, mangelndes Kunststoff-Know-how bei Mahlbetrieben und Händlern sowie unstetige Verfügbarkeiten von Mengen und Kunststofftypen. Als Haupthindernis beim Verkauf ihrer Produkte hingegen nannten die Recompoundeure, dass immer noch große Vorbehalte gegenüber ihren Produkten bestehen.

Ein Interviewpartner bringt typische Vorurteile auf den Punkt: „Recompounds stinken, es ist kein Spritzgießen im Heißkanal möglich, die Formen verschleißen schneller und sowieso sind Recompounds schlechter. Diese falsche Vorstellung ist immer noch bei vielen Kunststoffverarbeitern in den Köpfen. Von unserer Seite ist viel Überzeugungsarbeit nötig und wir müssen oft erst Vertrauen schaffen. Das liegt daran, dass in der Vergangenheit viel schiefgelaufen ist und minderwertige Rezyklate als hochwertig verkauft wurden.“

Ein weiteres Hindernis beim Verkauf ihrer Produkte sehen die Recompoundeure im Bereich der Kundenanforderungen. Diese seien vor allem im Automobilbereich überzogen, was den Einsatz von Sekundärkunststoffen verhindert.

Laut Kunststoffverarbeitern und Qualitätsmanagementauditoren sind mangelndes Vertrauen in Recompoundeure, zu strenge Kundenanforderungen, die geringe Preisdifferenz von Rezyklat zu Neuware sowie das schlechte Image von Rezyklaten die Haupthindernisse für deren Wiedereinsatz. Jedoch beziehen Kunststoffverarbeiter nicht nur Rohstoffe, sondern sie fungieren auch als Rohstofflieferanten für Wiederaufbereiter, an die sie ihre Kunststoffabfälle häufig verkaufen.

Die größten Herausforderungen sind hier bei innerbetrieblichen Prozessen des Abfallmanagements zu finden. Oft mangele es an dem nötigen Bewusstsein der Mitarbeiter*innen, Kunststoffabfälle ordentlich zu trennen. Aber auch Zeitdruck in der Produktion, zu wenige Abfallbehälter oder deren unzureichende Beschriftung erweisen sich als Hindernisse einer sortenreinen Trennung von Kunststoffabfällen. Zudem wurde die zu geringe Vergütung sortenreiner Abfälle genannt, welche oft nicht einmal die Kosten deckt.

Die befragten Vertreter von Umweltministerien und Abfallwirtschaftsbehörden kritisieren vor allem die enorme Vielfalt an Kunststoffen, Zusatzstoffen und Verbunden, die eine sortenreine Sortierung schwierig mache. Darüber hinaus würde dem „Design for Recycling“ in der Praxis viel zu wenig Beachtung geschenkt. Nicht vorhandene Qualitätsanforderungen an Rezyklate, unzureichende Unterstützung von Seiten des Staates sowie fehlende Maßnahmen für die Stabilisierung des Sekundärkunststoffmarkts seien Gründe, warum der Kunststoffkreislauf noch nicht geschlossen ist.

Eine Abfallwirtschaftsbehörde verwies auch auf die aktuelle gesetzliche Lage und merkt an „Das Gesetz hinkt entweder der Realität hinterher oder ist viel zu zögerlich. Mit einem Wattestäbchen- oder Plastiktütenverbot retten wir die Welt nicht.“

Di-Link für mehr Datentransparenz und -kommunikation

Das Projekt Di-Link – Digitale Lösungen für industrielle Kunststoffkreisläufe zielt darauf ab, die Datentransparenz und -kommunikation entlang der Kunststoffwertschöpfungskette zu erhöhen, um den Stoffkreislauf zu schließen. Hemmnisse, die der Kreislaufführung dabei entgegenstehen, sind vor allem das schlechte Image von Rezyklaten, Verfügbarkeiten von Mengen und Kunststofftypen, sowie Qualitätsrisiken und Sortenreinheit.

Die neu entwickelte digitale Applikation soll daher durch Rückverfolgbarkeit der Materialien und deren Informationen entlang der Wertschöpfungskette mehr Transparenz sowie Vertrauen zwischen den Akteuren schaffen, um Vorbehalte gegen Recompounds zu beseitigen. Zudem soll eine Beratungsfunktion für Kunststoffverarbeiter integriert werden, die fundierte Informationen zur Materialauswahl und anschließenden Verarbeitung bereitstellt. Eine vorgeschaltete Qualitätskontrolle soll darüber hinaus Recompoundeure bei der Auswahl und beim Kauf ihrer Rohstoffe unterstützen. Eine neu entwickelte Sensortechnologie zur Onlineschlagzähigkeitsmessung, welche kontinuierlich Prozessdaten erfasst und mit der Softwarelösung verbunden ist, rundet die digitale Applikation ab. Das im Juni 2019 gestartete Projekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Fördermaßnahme „ReziProK – Ressourceneffiziente Kreislaufwirtschaft – Innovative Produktkreisläufe gefördert und läuft noch bis Mai 2022.

Die Autoren:
Prof. Dr.-Ing. Martin Bastian, Institutsdirektor, SKZ – Das Kunststoff - Zentrum
Dipl.-Ing. Daniela Eckert, wissenschaftliche Mitarbeiterin, SKZ – Das Kunststoff - Zentrum)
Phillip Bendix, wissenschaftlicher Mitarbeiter; Wuppertal Institut für Klima, Umwelt und Energie

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