So werden Kunststoffe im Bausektor nachhaltiger

Forscher haben im Pilotprojekt Kuba nachhaltige Kreisläufe von Kunststoffen im Bausektor untersucht – einschließlich eines Recyclingwegs.

Im Projekt Kuba – der Name steht für „Nachhaltige Kunststoffwertschöpfungskette: Pilotfall Kunststoffe in Bauwirtschaft und Gebäuden“ – wurde ein Konzept erarbeitet, wie Kunststoffe aus dem Bausektor nach Ende der Lebensdauer nachhaltig genutzt und wiedergewonnene Rohstoffe zu neuen Produkten verarbeitet werden können. Das Pilotprojekt wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) von 2018 bis Ende Oktober 2020 gefördert.

Ein Partnerverbund aus Wissenschaft und Industrie untersuchte die einzelnen Abschnitte der Wertschöpfungskette im Baubereich. Danach wird die in den vorhandenen Gebäuden und der Infrastruktur in Deutschland aktuell verbaute Kunststoffmenge mit rund 70 Mio. t geschätzt. Im Wesentlichen sind dies PVC- und PE-Kunststoffe. Der überwiegende Anteil davon ist im Wohn- und Nichtwohngebäudebereich zu finden. Hieraus resultiert eine jährliche Kunststoffabfallmenge von rund 0,5 Mio. t, von der circa 30 % separat erfasst und recycelt werden.

Untersuchungen im Rahmen des Pilotvorhabens zur Getrennt-Erfassung kunststoffhaltiger Baustellenabfälle führten zu der Erkenntnis, dass eine Vielfalt von Systemen existiert, die häufig von nachgelagerten Verwertungsprozessen bestimmt werden. Insbesondere bei der Integration in übergeordnete Systeme sowie der Nutzung der Vorteile von Informations- und Kommunikationstechnologien konnten allerdings Defizite festgestellt werden. Geeignete Enabler-Techologien ermöglichen eine Integration in Recycling-Netzwerke, die eine zielgerichtetere Verwertung der Stoffströme unterstützt.

Erstmals wurde im Rahmen von Kuba ein Recyclingweg für die wachsende Menge der Dämmstoffe aufgezeigt. Sie können heute aufgrund der Materialkombination und Inhaltsstoffen wie Flammschutzmitteln nur energetisch verwertet werden. Hierzu wurden am Beispiel der Pyrolyse und Vergasung polystyrolbasierter Wärmedämmverbundsysteme (WDVS) mehrere potenzielle Wertschöpfungsketten untersucht, die die mechanische Aufbereitung mit chemischem Recycling kombinierten.

Ziel ist die Rückgewinnung von Chemierohstoffen wie dem Styrolmonomer zur Herstellung von Neuware. Hierzu wurden geeignete mechanische Vorbehandlungsmaßnahmen zur Trennung von mineralischer und kunststoffreicher Fraktion entwickelt und anschließend das chemische Recycling der Kunststoffe untersucht (Das Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und Audi arbeiten übrigens derzeit in einem Pilotprojekt am chemischen Recycling für Kunststoffe im Automobil und die neue Marktanalyse „Chemisches Recycling – Status, Trends und Herausforderungen“ des Nova-Instituts bietet Einblicke in aktuelle Entwicklungen dieser Recyclingmethode). Die Datenbasis zur Massen- und Energiebilanz, die experimentell und mit Modellrechnungen ermittelt wurde, erlaubt eine detaillierte Stoffstromanalyse über die gesamte Wertschöpfungskette vom WDVS bis zum recycelten Chemierohstoff.

Bei der ökologischen und ökonomischen Bewertung über den gesamten Lebenszyklus wurde deutlich, dass die Ergebnisse nicht nur vom Energiebedarf der Prozesse, sondern auch stark von den Produkten des Recyclingprozesses abhängen. Demgegenüber sind die Schritte der Aufbereitung sowie des Transports von geringerer Bedeutung.

Das Konsortium identifizierte über die erzielten Forschungsergebnisse hinaus weiteren Forschungsbedarf. Das betrifft zum Beispiel die Optimierung im Schnittstellenbereich von mechanischer Aufbereitung und chemischem Recycling für hohe Produktausbeuten und Produktqualitäten bei gleichzeitiger Schadstoffausschleusung sowie in der Maßstabsvergrößerung insbesondere für Pyrolyseverfahren. Das schließt die Ausweitung auf andere Kunststoffabfallarten aus dem Rückbau wie etwa von Polyurethan-basierten Dämmstoffen ein. Dies ist nötig, um den aussichtsreichen industriellen Einsatz solcher Wertschöpfungsketten zu ermöglichen und damit ambitionierte Recyclingquoten und niedrige Treibhausgasemissionen für Baukunststoffe zu erreichen.

Das Pilotvorhaben Kuba wurde von der Dechema Gesellschaft für Chemische Technik und Biotechnologie e.V. koordiniert. Verbundpartner waren die FH Münster, das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML, das Karlsruher Institut für Technologie (KIT), die RWTH Aachen und das Wuppertal Institut für Klima, Umwelt, Energie. Darüber hinaus waren 11 Vertreter der Industrie und relevanter Verbände als assoziierte Partner am Pilotvorhaben beteiligt: Arbeitsgemeinschaft PVC und Umwelt, BASF, BKV, Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung, Covestro, Deutsche Bauchemie e.V., Infos Styrolution Group, Plastics Europe Deutschland., Sto, Prezero Kunststoffrecycling und der Verband der Chemischen Industrie.

sk