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Nachhaltigkeit

Häufig gestellte Fragen zum ChemCyclingTM-Projekt von BASF

Über ChemCycling™ allgemein

ChemCycling™ ist der Name eines BASF-Projekts zum chemischen Recycling mit dem Ziel, hochwertige Produkte aus chemisch recycelten Kunststoffabfällen in industriellem Maßstab herzustellen. BASF arbeitet mit Technologiepartnern zusammen, die mit dem thermochemischen Prozess der Pyrolyse Kunststoffabfälle in einen sekundären Rohstoff (Pyrolyseöl) umwandeln. Dieses Öl können wir am Anfang der Wertschöpfungskette in unser chemisches Produktionsnetzwerk (Verbund) einspeisen und damit fossile Rohstoffe einsparen. Durch ein Massenbilanzverfahren, das von unabhängigen Prüfern auditiert wurde, wird der Recycling-Anteil im Verbund hergestellten Produkten zugeordnet. Die Produkte, die den Namenszusatz "Ccycled™" tragen, haben exakt die gleichen Eigenschaften wie die aus fossilen Rohstoffen hergestellten Produkte. Kunden können diese daher auf die gleiche Weise weiterverarbeiten wie konventionell hergestellte Produkte und in anspruchsvollen Anwendungen einsetzen.

BASF treibt die Entwicklung von chemischem Recycling für den Einsatz im industriellen Maßstab voran, da es wertvolle Beiträge zur Nachhaltigkeit leistet:

  • Erhöhung des Recyclinganteils in Anwendungen mit hohen Ansprüchen an Qualität und Hygiene
  • Unterstützung unserer Kunden bei der Erreichung ihrer Recyclingziele 
  • Recycling von Kunststoffabfällen, für die es aktuell keine hochwertigen Recyclinglösungen gibt
  • Umwandlung von Kunststoffabfällen in Rohstoffe für die chemische Industrie und damit Beitrag zu einer Kreislaufwirtschaft
  • Einsparung von fossilen Ressourcen und CO2-Emissionen gegenüber konventioneller Kunststoffherstellung

Beim mechanischen Recycling werden die Kunststoffabfälle (z.B. bepfandete PET-Flaschen) gereinigt, eingeschmolzen und wieder zu Granulat verarbeitet. Für das hochwertige mechanische Recycling eignet sich daher nur ein sauberer und sortenreiner Abfallstrom. Trotzdem erreichen durch mechanisches Recycling hergestellte Kunststoffe oft nicht den gleichen Qualitäts- und Reinheitsgrad wie neue Kunststoffe. Das liegt daran, dass im recycelten Kunststoff Verunreinigungen verbleiben und sich die Materialeigenschaften während der Nutzungs- und der Wiederaufbereitungsphase verändern. Dies kann z.B. bei Lebensmittelverpackungen problematisch sein.
Beim chemischen Recycling werden die Polymerketten der Kunststoffe in Moleküle zerlegt, die dann als Rohmaterialien von der chemischen Industrie verwendet werden können (z.B. Synthesegas, Pyrolyseöl, Monomere). Daraus können Produkte hergestellt werden, die die gleiche Qualität haben wie Produkte, die neu aus fossilen Rohstoffen hergestellt werden. 
Mit chemischem Recycling können Kunststoffabfälle recycelt werden, für die es derzeit keine hochwertigen anderen Recyclingverfahren oder nicht ausreichend Kapazitäten gibt (z. B. gemischte Abfallfraktionen, verunreinigte Abfälle und Mehrschichtverpackungen). Daher ist chemisches Recycling ein sinnvolles ergänzendes Verfahren zum mechanischen Recycling.

 Im Allgemeinen versteht man unter chemischem Recycling Technologien, die lange Kunststoff-Polymerketten durch chemische Reaktionen in ihre Grundbausteine zerlegen. Diese Sekundärrohstoffe können dann als Ersatz für fossile Rohstoffe in der chemischen Produktion eingesetzt werden. Häufig eingesetzte Technologien sind dabei die Pyrolyse, bei der Kunststoffabfälle in Pyrolyseöl umgewandelt werden, und die Vergasung, das Verfahren zur Umwandlung von Kunststoffabfällen in Synthesegas.

Eine weitere gängige Methode ist die Depolymerisation von Kunststoffen, auch bekannt als Solvolyse oder Remonomerisierung. Bei diesem Prozess werden Kunststoffe in ihre Monomere zerlegt, aus denen das Polymer wiederaufgebaut werden kann. Das durch Depolymerisation gewonnene Material tritt daher zu einem späteren Zeitpunkt als Pyrolyseöl oder Synthesegas wieder in die chemische Wertschöpfungskette ein. Dies bedeutet jedoch auch, dass für diesen Prozess ein sortenreiner Kunststoffabfall benötigt wird. Geeignete Ausgangsmaterialien sind Kunststoffe wie Polyamid (PA) oder Polyurethan (PUR).

Darüber hinaus gibt es weitere Technologien, beispielsweise die Hydrierung. Alle diese Technologien werden benötigt, um eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe zu aufzubauen. Deswegen befürwortet BASF eine technologieneutrale Definition von Recycling. 

Wir konzentrieren uns auf die Pyrolyse, weil sie einerseits ein äußerst effizientes Verfahren ist. Rund 70% der Kunststoffabfälle können in Sekundärrohstoffe umgewandelt werden. Weitere Effizienzsteigerungen sind in den nächsten 10 Jahren zu erwarten. Der Teil des Abfalls, der nicht in Rohstoffe umgewandelt werden kann, sondern zu Gas pyrolysiert wird, dient dazu, fast die gesamte für den Prozess benötigte Energie zu erzeugen. Der externe Wärmeenergiebedarf ist sehr gering (<1%, z.B. für Anfahrprozesse).

Darüber hinaus können Pyrolyseanlagen in großer Zahl und über eine große Fläche verteilt gebaut werden, so dass die Kunststoffabfälle nicht über lange Wege transportiert werden müssen. Da Pyrolyseöl eine höhere Dichte als Kunststoffabfälle hat, kann etwa die Hälfte der Transportwege eingespart werden. Im Gegensatz zu Pyrolyseanlagen werden Vergasungsanlagen in größerem Maßstab gebaut. Einige wenige große Vergasungsanlagen würden daher bedeuten, dass große Mengen an Kunststoffabfällen über weite Strecken transportiert werden müssten.

In unserem ChemCycling™-Projekt speisen wir Pyrolyseöl aus gemischten Kunststoffabfällen in unser Produktionsnetzwerk ein, um auf der Grundlage eines Massenbilanzansatzes neue Kunststoffe herzustellen. Damit schließen wir den Kreislauf für Kunststoffe. Wir stehen mit diesem Prozess im Einklang mit der Definition von Recycling in der EU-Abfallrahmenrichtlinie. 

Diese Frage kann nur für jedes Produkt in der entsprechenden Anwendung beantwortet werden. Einige Produkte könnten ohne Funktionsverlust umgestaltet werden, z. B. ein verändertes Design von Flaschen mit großen Etiketten aus einem anderen Material, die die Sortierung stören (der IR-Scanner sortiert die Flasche fälschlicherweise in den Abfallstrom des Etikettenmaterials ein).
In anderen Fällen ist dies schwieriger. Ein Beispiel sind Mehrschichtverpackungen, die mit gängigen Methoden oft als nicht recycelbar kritisiert werden. Dennoch sind sie kaum aus der Verpackungslandschaft wegzudenken, denn sie tragen durch ihre Eigenschaften zur Einsparung von Ressourcen und Energie bei. Die Kombination verschiedener Materialien ermöglicht, die Gesamtverpackung dünner zu machen und damit Rohstoffverbrauch, Abfallmengen und auch Transportgewichte bereits zu Beginn zu vermindern. Zudem können sie beispielsweise Lebensmittel aufgrund maßgeschneiderter Gasbarriere-Eigenschaften länger frisch halten als Alternativprodukte und damit zur Vermeidung von Lebensmittelabfällen beitragen. 
Kurz zusammengefasst: Die Umstellung von Mehrschichtverpackungen auf Monomaterial ist in der Regel nicht möglich, ohne die Abfallmenge zu erhöhen und die Leistung der Verpackung zu beeinträchtigen. Chemische Recyclingverfahren können eine Lösung für diesen Zielkonflikt sein und ermöglichen das Recycling von Produkten und Verpackungen, bei denen eine Neugestaltung nicht sinnvoll ist.

ChemCycling ist ein ergänzender Ansatz zum mechanischen Recycling und kann Kunststoffabfälle verarbeiten, die derzeit nicht hochwertig mechanisch recycelt werden können oder für die Kapazitäten fehlen, z.B. gemischte Kunststoffabfallströme. 

Um eine zuverlässig hohe Qualität der Sekundärrohstoffe zu gewährleisten und die Umwandlung einer größeren Bandbreite an gemischten Kunststoffabfällen zu ermöglichen, müssen die bestehenden Technologien zur Umwandlung von Kunststoffabfällen in Pyrolyseöl jedoch weiterentwickelt werden.

Generell sollte anhand einer Ökoeffizienz-Analyse entschieden werden, ob das chemische Recycling die ökologisch und wirtschaftlich sinnvollste Recyclingmethode ist. Kunststofffraktionen, die mechanisch recycelt und zu hochwertigen Recyclingmaterialien (z.B. PET-Flaschen) weiterverarbeitet werden können, sollten daher weiterhin dem werkstofflichen Recycling zugeführt werden. Chemisches Recycling ist weniger geeignet für Abfallströme, die nicht genügend Kohlenwasserstoffe enthalten (d.h. der Heizwert ist gering).

 

Einerseits müssen die verfügbaren Technologien zur Umwandlung von Kunststoffabfall in Pyrolyseöl weiterentwickelt und angepasst werden, um verlässlich die hohe Qualität der Sekundärrohstoffe zu gewährleisten. Andererseits wird die Gesetzgebung eine wesentliche Rolle bei der Etablierung der Technologie in der Abfallindustrie spielen. Der rechtliche Rahmen der EU baut auf einer technologieneutralen Definition von Recycling auf, in der das chemische Recycling als eine Technologie zählt, mit der z. B. die Recyclingziele für Kunststoffverpackungen erreicht werden können. Es obliegt jedoch der Interpretation der einzelnen Mitgliedstaaten, wie das chemische Recycling zur Erreichung ihrer spezifischen Recycling-Ziele beiträgt.  In Deutschland ist das chemische Recycling beispielsweise noch nicht als Prozess anerkannt, der zur Erfüllung der spezifischen Recyclingziele für Kunststoffverpackungsabfälle nach dem deutschen Verpackungsgesetz beiträgt. Es wäre ein wichtiges politisches Signal, in Deutschland (so wie in anderen Ländern der EU) auch über chemisches Recycling zur Erreichung aller Recyclingziele beitragen zu können. In ähnlicher Weise sollten Anreize für rezyklierte Inhalte für alle Recyclingverfahren gleichermaßen gelten. Darüber hinaus ist die volle Akzeptanz von Massenbilanzansätzen erforderlich, sowohl auf EU- als auch auf nationaler Ebene.

 

Obwohl der gesetzliche Rahmen der EU auf einer technologieneutralen Definition von Recycling aufbaut, liegt es an der Interpretation der einzelnen Länder, wie das chemische Recycling zum Erreichen ihrer Recyclingziele beiträgt und ob chemisch recycelte Kunststoffabfälle von dieser Steuer befreit sind.

Erste kommerzielle Produkte auf Basis chemisch recycelter Kunststoffabfälle sind bereits auf dem Markt. Damit das chemische Recycling sein volles Potenzial entfalten kann, müssen alle Akteure entlang der Wertschöpfungskette zusammenarbeiten. Davon hängt ab, wie schnell im großindustriellen Maßstab produziert werden kann. 

In den 1990er Jahren lag der Schwerpunkt vor allem auf Vergasungsanlagen. Da diese Anlagen in großem Maßstab gebaut werden müssen, können sie nur dann wirtschaftlich betrieben werden, wenn in nahem Umfeld große Abfallmengen zur Verfügung stehen. Da dies oft nicht der Fall war, wurden diese Projekte gestoppt. Heute liegt der Schwerpunkt auf Pyrolyseanlagen, die in kleinerem Maßstab gebaut werden können. Das bedeutet, es können viele kleine Anlagen gebaut und über eine große Fläche verteilt werden. Dadurch wird sichergestellt, dass genügend Inputmaterial zur Verfügung steht. 

Zudem zeigen die Kunden heute ein viel breiteres Interesse an der Verwendung von recycelten Rohstoffen als noch in den 1990er Jahren. Viele Unternehmen verspüren regulatorischen und öffentlichen Druck, den Anteil an recycelten Materialien zu erhöhen, und haben sich deshalb das Ziel gesetzt, in einigen Jahren beispielsweise nur noch Verpackungen aus recycelten Materialien zu verwenden.  

Über die Ökoeffizienz von ChemCycling™

Bei Kunststoffen, bei denen große sortenreine Abfallmengen ohne nennenswerte Verunreinigungen anfallen, z. B. PET-Flaschen, hat das mechanische Recycling einen geringeren CO2-Fußabdruck als das chemische Recycling.
Bei gemischten und verunreinigten Kunststoffen sieht es jedoch anders aus: Diese durch ein mechanisches Verfahren zu recyceln, kann unmöglich oder sehr ineffizient sein bzw. die Rezyklate können nicht in wieder für die Herstellung gleich hochwertiger Anwendungen genutzt werden. Das hat zur Folge, dass sie energetisch verwertet werden. In diesem Fall ist das chemische Recycling die bessere Option:
Eine vom Beratungsunternehmen Sphera im Auftrag der BASF durchgeführte Lebenszyklusanalyse (LCA), die von drei unabhängigen Experten überprüft wurde, kommt zu dem Ergebnis, dass bei der Pyrolyse von gemischten Kunststoffabfällen 50 Prozent weniger CO2 ausgestoßen wird als bei der Verbrennung der Abfälle. Die LCA-Studie zeigt außerdem, dass CO2-Emissionen eingespart werden, wenn Kunststoffe auf Basis von Pyrolyseöl mittels eines Massenbilanzansatzes hergestellt werden anstatt mit Naphtha. Die geringeren Emissionen resultieren daraus, dass die Verbrennung der Kunststoffabfälle durch die erneute Verwendung vermieden wurde. Außerdem kommt die Studie zu dem Ergebnis, dass Kunststoffe, die über chemisches Recycling hergestellt wurden, einen ähnlichen CO2-Fußabdruck haben wie Kunststoffe, die über mechanisches Recycling hergestellt wurden. Dabei wurde berücksichtigt, dass die Qualität von chemisch recycelten Produkten der von Neuware gleicht und dass gewöhnlich weniger Inputmaterial aussortiert wird als beim mechanischen Recycling.

Damit die jeweils ökoeffizienteste Recyclinglösung gewählt werden kann, sollte chemisches Recycling – wie auch andere Recyclingverfahren – auf der Grundlage einer Lebenszyklusanalyse (LCA) bewertet werden. 

Die allgemeine LCA-Analyse für ChemCycling™ umfasst drei getrennte Studien:

  • Studie 1 (Abfallperspektive): Vergleich von CO2-Emissionen zwischen Pyrolyse von gemischten Kunststoffabfällen („Gelber Sack“) und der Verbrennung von Kunststoffabfällen
  • Studie 2 (Produktperspektive): Vergleich von CO2-Emissionen eines Kunststoffs (PE), der auf Basis von Pyrolyseöl aus Mischkunststoffen hergestellt wurde gegenüber der Herstellung dieses Kunstoffs aus fossilem Naphtha
  • Studie 3 (Perspektive der Kunststoffqualität): Vergleich der CO2-Emissionen von Kunstoffen, die über chemisches Recycling (Pyrolyse) hergestellt wurden, und Kunstsoffen, die über mechanisches Recycling hergestellt wurden

    Daten:
  • Wo verfügbar, wurde die LCA-Analyse mit qualitativ hochwertigen Daten aus bestehenden kommerziellen Anlagen berechnet. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass nicht die Daten unseres Partners Quantafuel genutzt wurden.
  • Verbleibende Datenlücken wurden auf der Grundlage anerkannter Datenbanken oder – im Falle der Aufreinigung von Pyrolyseöl – auf der Grundlage von Annahmen zur Prozessauslegung durch die Forschungs- und Entwicklungseinheit der BASF modelliert.

    Standards:
  • Die LCA-Analyse wurde nach international anerkannten ISO-Standards berechnet und von drei unabhängigen Experten kritisch geprüft.
  • Die Entscheidung der Experten: "...die LCA-Studie folgte den internationalen Standards für Lebenszyklusanalyse (ISO 14040:2006 und ISO 14044:2006) und steht mit ihnen im Einklang."
Die vollständige LCA-Analyse sowie die Stellungnahme der kritischen Gutachter können hier heruntergeladen werden.

Es wurden weitere Life-Cycle Impact Assessment (LCIA)-Kategorien errechnet, die in der LCA-Analyse aufgeführt sind. Demnach fallen die Werte für Versauerung und Sommersmog bei die Pyrolyse höher aus als bei der thermischen Verwertung, aufgrund der unterschiedlichen Gutschriften bei der Elektrizitätsproduktion.
Die verschiedenen Indikatoren für das (Öko-)Toxizitätspotenzial werden von sekundären und tertiären Prozessen dominiert (z.B. Stromproduktion und Gutschriften), so dass es nicht möglich ist, klare Schlussfolgerungen abzuleiten.

In den Studien 2 und 3 der LCA-Analyse wird – innerhalb der gesetzten Systemgrenzen – der gesamte Lebenszyklus definiert und betrachtet, inklusive der oben genannten Schritte.
Dort werden die Auswirkungen jeder einzelnen Energieart (Strom, thermische Energie, mechanische Energie, Primärenergie, Sekundärenergie, regenerative Energie, fossile Energie, nukleare Energie, eingesparte Energie, etc.) auf die Umwelt in Life Cycle Impact Assessments (LCIA) bewertet. Aus der LCA-Analyse (Studie 2) ist beispielsweise erkennbar, dass die Herstellung von chemisch recyceltem PE, durch die Vermeidung der Verbrennung, über 2,3 t CO2 einspart gegenüber einer Produktion von PE aus Rohöl.
Die Herstellung von chemisch recyceltem PE spart gegenüber der fossilen Produktion fast 40 Prozent der Energierohstoffe ein. In einer LCA-Analyse wird dies in der Regel nicht als Energiebedarf ausgewiesen, da die unterschiedlichen Energiearten nicht zu einer Zahl zusammengerechnet werden dürfen.

Der wesentliche Unterschied zwischen der Annahme für 2030 und dem heutigen Stand 2020  ist der Strommix in Deutschland. Das Szenario 2030 geht davon aus, dass  im Jahr 2030 einen höheren Anteil an Strom aus regenerativen Quellen im deutschen Netz geben wird. Deshalb werden bei der energetischen Nutzung des Kunststoffs im Alternativszenario (MVA oder EBS-Verbrennung) tendenziell weniger CO2-Gutschriften vergeben.
Bezüglich der Pyrolyse-Technologie wurde konservativ der heutige Stand der Technik angenommen, wobei in einem Szenario berechnet wurde, wie sich eine Verbesserung der Ausbeute  auswirkt.  Die Ergebnisse beider Szenarien (Energiemix 2020 sowie mögliche Verbesserung der Ausbeute der Pyrolyse) sind in der LCA Analyse dargestellt.

Über die Pyrolysetechnologie

Pyrolyse beschreibt das thermochemische Aufspalten organischer Verbindungen. Mit hohen Temperaturen (300-700°C) werden die Bindungen in großen Molekülen aufgebrochen und kleinere Moleküle erzeugt. Im Gegensatz zur Vergasung und Verbrennung findet die Pyrolysereaktion ausschließlich unter dem Einfluss hoher Temperaturen und unter Ausschluss von Sauerstoff statt. Bei diesen Prozessen werden keine zusätzlichen Chemikalien verwendet.

BASF besitzt keine eigene Pyrolyseanlage. Das zur Herstellung der Pilotprodukte verwendete Pyrolyseöl wurde von einem Pyrolyseölhersteller bezogen. Im Oktober 2019 haben wir eine Partnerschaft mit Quantafuel angekündigt. Quantafuel nimmt momentan eine Pyrolyse- und Aufreinigungsanlage mit einer Kapazität von rund 16.000 Tonnen pro Jahr in Skive, Dänemark, in Betrieb. BASF wird mit Produktionsstart der Quantafuel-Anlage in Skive für mindestens vier Jahre ein Vorkaufsrecht für die gesamte Menge an Pyrolyseöl und aufgereinigten Kohlenwasserstoffen aus dieser Anlage erhalten. 

Seit 2020 arbeitet BASF auch mit Pyrum und New Energy zusammen. Beide Unternehmen beliefern die BASF mit Pyrolyseöl, das aus Altreifen gewonnen wird. 

Die Anlage des norwegischen Start-Ups Quantafuel steht in Skive, Dänemark und befindet sich derzeit in der Anfahrphase. Als Rohstoff werden gemischte Post-Consumer-Kunststoffabfälle verwendet, die sonst energetisch verwertet werden würden. Quantafuel hat mit den norwegischen Recyclingunternehmen Grønt Punkt Norge und Geminor Vereinbarungen über die Lieferung von gemischten Kunststoffabfällen unterzeichnet.
Die norwegische Umweltbehörde (Miljødirektoratet) stuft das Pyrolyseverfahren von Quantafuel als werkstoffliches Recycling („material recycling“) ein. Dies bedeutet, dass Quantafuel berechtigt wäre, Kunststoffabfälle, die sich für das mechanische Recycling eignen, einzusetzen. Diese wäre für Quantafuel jedoch nicht wirtschaftlich. Nur Mischkunststoffabfälle, die keinen oder sogar einen negativen Marktwerkt, auch „gate fee“ genannt, haben, rechnen sich aus wirtschaftlicher Sicht für Quantafuel. Kunststoffabfälle, die sich für das mechanische Recycling eignen und deren Marktwert normalerweise zwischen 200 und 1.000 Euro pro Tonne liegt, werden daher nicht verwendet.
Quantafuel hat weitere Schritte zur Optimierung ihrer Rohstoff-Wertschöpfungskette unternommen und eine 49%ige Beteiligung an den norwegischen mechanischen Recycler Replast übernommen. Replast wird zunächst die mechanisch verwertbaren Kunststoffe aussortieren. Der Rest, der normalerweise thermisch verwertet werden würde, wird in der Anlage von Quantafuel in Pyrolyseöl umgewandelt, was insgesamt zu einer sehr hohen Recyclingrate führen wird.

Das hängt von der Abfallfraktion ab. Bei Verwendung der Fraktion MK352, auf deren Basis die LCA-Analyse durchgeführt wurde, muss der Störstoffanteil (maximal 10 Prozent) aussortiert werden. Diese Störstoffe werden energetisch verwertet (Müllverbrennungsanlage oder Verbrennung als Ersatzbrennstoff).
Hintergrundinformation: MK352 ist eine Mischkunststofffraktion nach den Spezifikationen des Grünen Punkts. Sie enthält gebrauchte, restentleerte, systemverträgliche Artikel aus verpackungstypischen Kunststoffen (PE, PP, PS), inkl. Nebenbestandteilen wie Verschlüssen, Etiketten usw.

Es gibt verschiedene Kunststoffabfallströme, und es gibt verschiedene Technologien zur Herstellung von Pyrolyseöl aus Kunststoffabfällen. Diese Voraussetzungen bestimmen die Art des entstehenden Öls. Eine große Herausforderung bei der Skalierung besteht darin, eine zuverlässig hohe Qualität der Sekundärrohstoffe unabhängig vom Eingangsmaterial zu gewährleisten. Deshalb arbeiten wir eng mit unseren Partnern zusammen, um den Pyrolyse- und Aufreinigungsprozess zu verbessern.

 

Die technischen Unterlagen unseres Partners Quantafuel sehen eine mögliche Ausbeute von 84% vor. Nach einer Aufbereitung können diese Öle direkt im Produktionsverbund von BASF stofflich für die Produktion von neuwaregleichem Kunststoff genutzt werden. Der Recycling-Anteil wird dann über einen Massenbilanzansatz dem Verkaufsprodukt zugeordnet. Der Zuordnungsprozess wird durch ein Audit durch unabhängige externe Dritte zertifiziert.
Für die im Rahmen der Lebenszyklusanalyse (LCA) durchgeführten Berechnungen, die auf Pyrolysedaten eines anderen Unternehmens basieren, wurde von einer konservativen Ölausbeute von 71% ausgegangen. Das stellt den unteren Wert der heute in Betrieb befindlichen Anlagen dar, da die Pyrolysetechnologien für Kunststoffabfälle derzeit noch nicht vollständig optimiert sind.
Der Teil der Abfälle, der nicht rohstofflich verwertet, sondern zu Gas wird, wird genutzt, um den Energiebedarf des Pyrolyseprozesses zu decken.

Allgemein gehen wir davon aus, dass auf lange Sicht für die Produktion von 1 Tonne Kunststoff nur 1,4 Tonnen Kunststoffabfall benötigt werden. In unserer LCA-Studie haben wir aufgrund von Qualitätseinschränkungen des deutschen „Gelben Sacks“ einen höheren Input (1,7 Tonnen) an gemischten Kunststoffabfällen angesetzt.

Je nach hergestelltem Kunststoff werden unterschiedliche Mengen Pyrolyseöl benötigt. Die im Rahmen des ChemCycling™-Projekts hergestellten Produkte sind nach verschiedenen Standards (u. a. ecoloop, REDcert2) zertifiziert.

  • Beispiel HDPE: (High-density Polyethylen): Zur Herstellung von 1 Tonne HDPE werden im konservativen Basisberechnungsfall 2 Tonnen des Inputmaterials MK 352 (nach den Spezifikationen des Grünen Punkts) benötigt. In diesem Fall liegt die Ausbeute bei 50%. Mit den Auslegungsunterlagen von Quantafuel  steigt die Ausbeute auf 65%.
  • Beispiel Polyamid: Bei Polyamid handelt es sich um einen höherwertigen Kunststoff. Die Ausbeute liegt zwischen 44% und 57%. Es ist zu berücksichtigen, dass hier aus einem gemischten Kunststoffabfall, der ansonsten verbrannt werden würde, Kunststoffe hergestellt werden, die wie Neuware uneingeschränkt für den Lebensmittelkontakt oder für sicherheitsrelevante Bauteile in der Auto-, Elektro- und Bauindustrie eingesetzt werden können.

  • Da die Zusammensetzung des Abfalleingangsstroms variiert unterliegt auch die Zusammensetzung der erzeugten Produkte gewissen Schwankungen
  • Rohstoffe für die Produktion neuer Kunststoffe:  bis zu 84% (davon ca. 60% mittleres Destillat, 16% leichtes Destillat und 8% schweres Destillat) -> Alle diese Produkte können und werden in den Chemieanlagen der BASF stofflich genutzt, um neuwaregleiche Kunststoffe unter Anwendung eines Massenbilanzansatzes herzustellen.
  • Sonstige energetisch genutzte Produkte: bis zu 10% Asche und ca. 7-12% nicht-kondensierbares Pyrolysegas -> Durch das intern erzeugte Pyrolysegas wird der Energiebedarf der Anlage abgedeckt. Der externe thermische Energiebedarf ist sehr gering (<1%, z.B. für Anfahrprozesse).Die Asche wird im Rahmen der Anlagengenehmigung thermisch verwertet.
  • Sonstige stofflich genutzte Produkte/Treibstoffe: Keine 

Das hängt von den Einsatzmaterialien und den Reaktionsbedingungen ab.
Organische Materialien werden potenziell zu Gas, Öl, Wachs und Teer umgewandelt. Öl und Wachs können als Rohstoffe für die chemische Produktion verwendet werden. Das Gas wird zur Erzeugung der für den Prozess benötigten Energie genutzt, wobei die entstehenden Abgase thermisch nachbehandelt werden, um schädliche Emissionen zu vermeiden. Der Teer muss gegebenenfalls verbrannt werden. Die richtige Wahl der Prozessbedingungen ist entscheidend, um die Entstehung von Abfallprodukten zu minimieren.
Anorganische Verunreinigungen im Kunststoffabfall, z. B. Rückstände von Aluminiumdeckeln oder Glas, müssen vorab entfernt werden oder landen im Bodensatz.
Die Aschefraktion wird analysiert mit dem Ziel, eine sinnvolle Verwendung für die Fraktion zu finden. Eine Möglichkeit besteht darin, sie Zementöfen zuzuführen.
Mit der Gesamtkombination von Pyrolyse, Aufreinigung und anschließender Umwandlung in chemische Produkte haben wir die Möglichkeit, Schadstoffe aus dem Stoffkreislauf zu entfernen, die nach dem mechanischen Recycling übrigbleiben würden.

Die Pyrolyseanlagen, von denen wir die Pyrolyseöle beziehen (z.B. Quantafuel, Dänemark), werden in der EU betrieben und sind daher nach den jeweils geltenden nationalen Gesetzen zugelassen. Die Prüfung durch die Behörden vor der Zulassung stellt sicher, dass keine Schäden für Mensch und Umwelt entstehen.

Vor der Inbetriebnahme der Anlage sind die entsprechenden Genehmigungsprozesse durchlaufen worden. Die Genehmigungsunterlagen für Quantafuel durch die „Skive Municipality Technical Administration“ (nach dänischem Umweltrecht) geben für eine Vielzahl von Stoffen die maximale Konzentration für Emissionen vor. Ebenso gibt es Vorgaben für deren Überwachung.

Genehmigungsbescheid des dänischen Umweltministeriums für die Anlage von Quantafuel in Skive/Dänemark (auf Dänisch).  

Das Pyrolyseöl, das derzeit in unserem ChemCycling™-Projekt verwendet wird, gewährleistet, zusammen mit den angewandten chemischen Verfahren für die Umwandlung in Endprodukte, dass die Sicherheit und Qualität dieser Produkte nicht durch POPs oder andere unerwünschte Stoffe beeinträchtigt wird.
Das Pyrolyseöl, das wir von Partnerunternehmen beziehen und in unseren Verbund einspeisen, entspricht den Spezifikationen für Rohstoffe, die für die chemische Industrie geeignet sind. Sollte sich das Pyrolyseöl durch ein breiteres Spektrum an eingesetzten Kunststoffabfällen verändern, werden wir sicherstellen, dass die Technologie entsprechend weiterentwickelt wird und somit Sicherheit und Qualität der Endprodukte weiterhin gewährleistet sind.

Über Produkte und Märkte

Wir möchten Kunden in unterschiedlichen Wertschöpfungsketten erreichen, die Wert auf hochwertige Produkte oder anspruchsvolle Verpackungen aus wiederverwerteten Materialien legen. Viele Unternehmen sehen sich unter regulatorischem und öffentlichem Druck, den Anteil wiederverwerteter Materialien zu erhöhen, und haben sich daher für die nächsten Jahre Ziele gesetzt, nur noch Verpackungen aus wiederverwerteten Materialien zu verwenden.

Das Pyrolyseöl wird zusammen mit fossilen Rohstoffen zur Herstellung von chemischen Produkten verwendet. Wählt ein Kunde ein Ccycled™-Produkt, wird der Anteil des zu verwendenden recycelten Rohstoffs auf der Grundlage der Formulierung berechnet. Die benötigten fossilen Rohstoffe werden dann gegen die recycelten Rohstoffe am Anfang der Produktion ausgetauscht. Der Recycling-Anteil wird dann über einen Massenbilanzansatz dem Verkaufsprodukt zugeordnet. Der Zuordnungsprozess wird durch ein Audit durch unabhängige externe Dritte zertifiziert. Dieses Konzept ähnelt dem für “Ökostrom” verwendeten Ansatz.

BASF hat in der Pilotphase des Projekts 2018/2019 gemeinsam mit Kunden aus verschiedenen Industrien Prototypen vorgestellt, die auf Basis von chemisch recyceltem Material hergestellt wurden. Dazu zählen Mozzarella-Verpackungen, transparente Kühlschrankelemente, Isolierboxen, Autoteile oder Schutzschalter.
Im Jahr 2020 sind Verpackungen als erste kommerzielle Produkte von Kunden auf den Markt gebracht worden.

BASF will das Pyrolyseöl stofflich verwerten und nicht energetisch nutzen. „Waste-to-fuel“ kann helfen, den Verbrauch fossiler Energieträger im Verkehr zu reduzieren oder um das Kunststoffabfallmanagement in Ländern mit geringer Infrastruktur zu verbessern. Er führt jedoch dazu, dass das Material aus dem Stoffkreislauf entfernt wird und hat lediglich einen einmaligen Effekt. Eine zukünftige Nutzung der Ressource im Sinne der Kreislaufwirtschaft ist nicht möglich. Energetisch genutzte Fraktionen werden nicht den chemisch recyclierten Produkten zugeordnet.