Bilanzierung und Bewertung des thermochemischen Recyclings von Kunststoffabfällen

Balancing and evaluation of the thermochemical recycling of plastic waste

• Prof. Dr.-Ing. Peter Quicker
• Prof. Dr.-Ing. Mathias Seitz

Im ReFoPlan-Vorhaben Abschätzung der Potenziale und Bewertung der Techniken des thermochemischen Kunststoffrecyclings wurde das thermochemische Kunststoffrecycling auf Basis der Prozesse Verölung/Verflüssigung, Pyrolyse und Gasifizierung untersucht. Verölungsverfahren können in der Praxis Kohlenwasserstoffausbeuten von rund 80 % nachweisen. Bei den Pyrolyseverfahren liegt der Wert bei etwa 70 %. Die Öle enthalten relevante Konzentrationen an Schadstoffen. Nach Aufbereitung der Öle können in petrochemischen Anlagen High Value Chemicals erzeugt werden. Über die Verölungsroute werden Ausbeuten (Bezug Kunststoffabfall) von rund 50 % (durch Nebenprodukteverwendung auf 60 % steigerbar) erreicht. Die für die Pyrolyse ermittelten Ausbeuten liegen bei etwa 45 %. Für alle Routen lagen der kumulierte Energieverbrauch (KEV) zwischen 5 und 6,5 kWh/kg HVC und die freigesetzten Treibhausgasemissionen (THG) bei 1,5–2 kg CO₂-EQ/kg HVC und damit auf dem Niveau der Primärherstellung von HVC aus Naphtha. Die Nutzenkorbmethode zeigt, dass chemische Recyclingverfahren für Kunststoffabfälle dem mechanischen Recycling hinsichtlich Energieverbrauch und THG-Emissionen deutlich und der Verwertung im Zementwerk moderat unterlegen sind. Im Vergleich mit MVA und EBS-Kraftwerk zeigen die chemischen Recyclingrouten Vorteile bezüglich der Treibhausgasemissionen. Insgesamt konnte festgestellt werden, dass das chemische Kunststoffrecycling in technisch ausgereiften, energetisch integrierten und optimierten Anlagen einen positiven Beitrag zu einer Kreislaufwirtschaft leisten kann.

In the ReFoPlan project “Estimation of the potential and evaluation of thermochemical plastics recycling techniques”, thermochemical plastics recycling was investigated on the basis of the liquefaction/liquefaction, pyrolysis and gasification processes. In practice, liquefaction processes can achieve hydrocarbon yields of around 80 %. For pyrolysis processes, the value is around 70 %. The oils contain relevant concentrations of pollutants. After processing the oils, high value chemicals can be produced in petrochemical plants. Via the liquefaction route, yields (with reference to plastic waste) of around 50 % (increaseable to 60 % by utilizing by-products) are achieved. The yields determined for pyrolysis are around 45 %. For all routes, the cumulative energy consumption (CEC) ranged between 5 and 6.5 kWh/kg HVC and the greenhouse gas emissions (GHG) released amounted to 1.5–2 kg ₂-EQ/ kg HVC, which is at the level of the primary HVC production from naphtha. The basket of products method shows that chemical recycling processes for plastic waste are significantly less beneficial than mechanical recycling in terms of energy consumption and GHG emissions and moderately less beneficial than recycling in cement plants. In comparison with waste incineration plants and RDF power plants, the chemical recycling routes show advantages in terms of greenhouse gas emissions. Generally it was found that chemical plastics recycling in technically mature, energy-integrated and optimised plants can make a positive contribution to a circular economy.