Zurück in den Kreislauf
Das Öffnen einer Käseverpackung dauert nur wenige Sekunden. Sie herzustellen, mehrere Monate – von der Rohölgewinnung über die Kunststoffproduktion bis hin zur fertigen Folie. Ihre Nutzungsdauer: wenige Tage, in denen sie das Lebensmittel schützt. Danach wird sie zum Problem, denn ohne Recycling verbleibt sie als Plastikmüll jahrhundertelang in der Umwelt.
Um das zu vermeiden, werden Kunststoffabfälle in Deutschland bisher größtenteils mechanisch oder thermisch recycelt – also zerkleinert, geschmolzen und zu Granulat verarbeitet oder einfach verbrannt. Doch das mechanische Recycling funktioniert nur mit sortenreinen Kunststoffen, und die Verbrennung verursacht hohe CO₂-Emissionen und lässt wertvolle Rohstoffe unwiederbringlich verloren gehen.
So wie das Material der meisten Käseverpackungen: Da diese aus Mehrschichtfolien bestehen, sind sie zu komplex für das mechanische Recycling und landen schließlich in der Müllverbrennungsanlage.
6 Millionen Tonnen Kunststoffabfälle im Jahr
Genau in dieser Lücke setzt ein drittes Verfahren an: das chemische Recycling. Mit seiner Hilfe lassen sich komplexe Kunststoffe in ihre chemischen Bausteine zersetzen und anschließend erneut als Rohstoffe nutzen. Noch befindet sich das Verfahren weltweit in der Entwicklungs- und Implementierungsphase.
Doch Unternehmen wie die ARCUS Greencycling Technologies GmbH aus Ludwigsburg arbeiten daran, diesen Prozess künftig im großen Maßstab effizient nutzbar zu machen.
Dr. Marco Tomasi Morgano, CTO von ARCUS, sieht darin großes Potenzial angesichts des hohen Abfallaufkommens: „Allein in Deutschland haben wir etwa sechs Millionen Tonnen Kunststoffabfälle pro Jahr – Material, das bisher größtenteils aus fossilem Erdöl hergestellt und nach seiner Verwendung zu einem großen Teil verbrannt wird. Dem wollen wir entgegenwirken. Unser Pyrolyse-Verfahren ermöglicht, dass diese Rohstoffe im Kreislauf verbleiben und wieder verwendet werden können.“
Bei Verfahren des chemischen Recyclings werden Kunststoffabfälle in ihre chemischen Bausteine zurückgeführt. Als besonders vielversprechend erweist sich die Pyrolyse: Sie ist ein thermochemisches Verfahren, bei dem die langen Polymerketten der Kunststoffe bei hohen Temperaturen und unter Ausschluss von Sauerstoff in kleinere Moleküle zerlegt werden. Dabei entstehen eine ölartige Flüssigkeit – das Pyrolyseöl – sowie Gase und feste Rückstände wie Koks oder Asche.

„Wir zerlegen den Kunststoff also wieder in seine Ursprungsmoleküle. Das Öl, das dabei entsteht, ist chemisch fast nicht von fossilem Erdöl zu unterscheiden und lässt sich dadurch als Rohstoff für die chemische Industrie oder zur Treibstoffherstellung verwenden. Damit bietet sich die Möglichkeit, Kunststoffe im Kreislauf zu halten – ohne Qualitätsverlust.
Dr. Marco Tomasi Morgano, CTO von ARCUS in Ludwigsburg
Warum Qualität entscheidend ist
Damit das recycelte Öl tatsächlich als Rohstoff in die Industrie zurück fließen kann, muss es eine hohe Reinheit haben.
„Für uns ist es extrem wichtig, die genaue Zusammensetzung zu kennen, vor allem, was die Kontaminanten angeht“, sagt Dr. Tomasi Morgano. „Hohe Konzentrationen, beispielsweise von Stickstoff, Schwefel oder Chlor, können Probleme in den Raffinerien verursachen. Und auch Sauerstoff ist eine Herausforderung.“
Denn während fossiles Erdöl nahezu sauerstofffrei ist, enthält Pyrolyseöl je nach Ausgangsmaterial oft einen höheren Anteil davon. Das wiederum kann zu technischen Problemen in den Steamcrackern führen, die das Pyrolyseöl weiterverarbeiten. Um präzise Aussagen über den entstandenen Rohstoff treffen zu können, setzt ARCUS auf die Elementaranalyse.
„Wir müssen die genaue Zusammensetzung jeder Charge des Pyrolyseöls kennen – besonders die Gehalte an Sauerstoff, Schwefel und Stickstoff“, so Dr. Tomasi Morgano. „Und diese Werte brauchen wir so exakt wie möglich, denn wir sprechen hier von Mengen im Bereich von 0,01 Prozent.“ Für diese Messungen greift das Unternehmen auf Analysengeräte von Elementar zurück, darunter den rapid OXY cube®, mit dem sich Sauerstoffgehalte bis in den unteren ppm-Bereich bestimmen lassen.

Herausforderungen und regulatorische Hürden
Das Potenzial dieser Technologie für die Kreislaufwirtschaft ist sehr hoch.
Dr. Tomasi Morgano schätzt, dass sich mit dem Pyrolyse-Verfahren die Quote für das chemische Recycling von Kunststoffabfällen in Deutschland vervielfachen ließe. Doch genauso hoch sind auch die Herausforderungen, die einer breiten Anwendung derzeit noch im Wege stehen.
„Vor allem fehlt es an klaren gesetzlichen Rahmenbedingungen“, erklärt Dr. Tomasi Morgano. „Die deutsche Gesetzgebung ist immer noch auf eine Linearwirtschaft ausgelegt. Mechanisches Recycling hat eine klar definierte Quote, während chemisches Recycling regulatorisch noch nicht vollständig anerkannt ist.“
Das hemmt Investoren, in die vielversprechende Technologie zu investieren. Deshalb gibt es in Deutschland bislang nur wenige großtechnische Anlagen, die Pyrolyse mit nennenswerter Kapazität betreiben können. Andere europäische Länder agieren hier mutiger: Frankreich hat bis zu 500 Millionen Euro für den Ausbau des chemischen Recyclings bereit gestellt, die Niederlande haben Genehmigungsprozesse für neue Anlagen vereinfacht.
Ein erster kleiner Meilenstein ist jedoch erreicht: Im November 2024 hat die EU eine Verordnung verabschiedet, die vorschreibt, dass Lebensmittelverpackungen künftig zu mindestens zehn Prozent aus recyceltem Material bestehen müssen. Das schafft neue Anreize für chemisches Recycling – denn gerade für die 24 Lebensmittelbranche liefert mechanisches Recycling oft keine ausreichen de Rohstoffqualität.

Bei der Pyrolyse (hier die Demonstrationsanlage von ARCUS in Ludwigsburg) werden organische Verbindungen in kleine Moleküle aufgespalten, indem die Kunststoffabfälle bei hoher Temperatur (300 °C bis 700 °C) und unter Ausschluss von Sauerstoff in einem Pyrolysereaktor erhitzt und in kürzere Kohlenwasserstoffketten gespalten wird.
Dabei bilden sich ölartige Flüssigkeiten (Pyrolyseöl) und Gasgemische. Aus den Pyrolyseprodukten können beispielsweise neue Chemikalien und Materialien für hochwertige Kunststoffe hergestellt werden.
Ein Blick in die Zukunft: Wie geht es weiter?
Noch steht der Markt für chemisches Recycling am Anfang seiner Möglichkeiten. Doch wenn regulatorische Hürden fallen und Investitionen steigen, könnte die Technologie eine entscheidende Rolle für den Lückenschluss in der Kreislaufwirtschaft spielen.
Ein erster Lichtblick könnte der Koalitionsvertrag der Bundesregierung sein. Er sieht eine Stärkung des chemischen Recyclings im Rahmen der bestehenden Abfallhierarchie vor.
Vor allem die Kombination aus mechanischem und chemischem Recycling ist interessant, wie Professor Dr. Manfred Renner vom Fraunhofer-Institut UMSICHT in einem Beitrag auf LinkedIn schreibt. Er betont, dass beide Verfahren sich ergänzen müssen.
Das sieht auch Dr. Tomasi Morgano so: „Alles, was mechanisch recycelt wer den kann, sollte mechanisch recycelt werden. Das chemische Recycling setzt dann unterstützend dort an, wo mechanische Verfahren an ihre Grenzen geraten.“
So wie bei unserer Käseverpackung. Denn wenn sie nicht verbrannt werden muss, kann sie erst zu Öl recycelt und später erneut zu Kunststoff verarbeitet werden. Und steht vielleicht bald wieder als Verpackung im Kühl regal.
Ein echter Kreislauf eben.
Element's Magazin Nr. 3
In unserem ELEMENT's Magazin behandeln wir anspruchsvolle analytische Themen und zeigen, wie die CHNOS-Elementaranalyse, die Stabilisotopenanalyse (IRMS), die TOC-Analyse, die Proteinanalyse nach Dumas und die optische Emissionsspektrometrie (OES) eingesetzt werden können und wie sie unser tägliches Leben beeinflussen.
Ausgabe Nr. 03 zum Megatrend Neo-Ökologie (Dekarbonisierung, chemisches Recycling, Waste-to-Energy)
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