Evaluierung verschiedener Analyseverfahren zur Bestimmung des Polyolefingehalts von Feedstock für das chemische Recycling

Abstract

Kunststoffe bieten aufgrund ihrer vielseitigen Eigenschaften ein breites Anwendungsfeld. Aus diesem Grund steigt die Produktionsmenge seit ihrer Markteinführung enorm an. Große Mengen von Kunststoffen werden aufgrund ihrer Materialeigenschaften für Verpackungszwecke verwendet. In diesem Bereich ergeben sich nur kurze Nutzungsdauern, womit die Verpackungen bald nach Einsatz im Abfall landen. Die anfallenden Altkunststoffmengen sind so hoch, dass eine Wiederverwertung nötig ist, um Auswirkungen auf die Umwelt zu vermeiden. Herausfordernd ist aber, dass im klassischen Recycling eine hohe Sortenreinheit der Kunststoffe herrschen muss, um eine gute Qualität des Rezyklats zu erreichen. Um die immer weiter zu steigernden Recyclingquoten zu erfüllen und gleichzeitig den Einsatz von Rezyklaten zu erhöhen, muss auch chemisches Recycling eingesetzt werden. Hiermit lassen sich Stoffströme verarbeiten, die aktuell in der Verbrennung oder auf Deponien landen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit vier verschiedenen Analysemethoden, um die Qualität des Feedstocks für das von OMV entwickelte ReOil-Verfahren beurteilen zu können. Diese sind die händische Sortieranalyse, optische Nah-Infrarot-Spektroskopie, Schwimm-Sink-Analyse und chemische Analyse, welche den Polyolefin-Gehalt in einer Probe erfassen sollen. Anhand verschiedener Messversuche werden die oben genannten Methoden evaluiert. Deren Eignung für die Praxis als Qualitätsanalysewerkzeug wird beurteilt und deren Vor- und Nachteile erläutert. Aus den abgeschlossenen Messungen geht hervor, dass automatisierte Nah-Infrarot-Analysen noch am ehesten die Genauigkeit der chemischen Analyse erreichen, aber in der Handhabung deutlich einfacher und auch flexibler einzusetzen sind. Die Schwimm-Sink-Analyse und die händische Sortierung zeigen in der Evaluierung eine zu geringe Genauigkeit und werden deshalb nicht für den genannten Zweck zur Qualitätsanalyse empfohlen.

According to their versatile properties, plastics can be used for a wide range of applications. A large part of produced plastics is used for packaging purposes. The typical shelf life of a plastic packaging is very short, which means that the packaging ends up in the trash immediately after use. As a result, the amount of waste generated is so high, the plastic materials must be recycled to reduce their impact on the environment. However, the problem is that in typical mechanical recycling the plastic waste stream must have a high purity in order to achieve a high quality recyclate. To meet the demand for rising recycling quotas, chemical recycling must be used. Chemical recycling can be used to process mixed plastic waste streams which are currently being incinerated or dumped in landfills. The aim of this thesis is to deal with four different analytical methods, that can determine the quality of the feedstock for the -so called- ReOil-Process, developed by OMV. Namely these are manual sorting analysis, near-infrared optical spectroscopy, sink-float analysis, and chemical analysis. These methods are intended to detect the polyolefin content of a material sample. For this purpose, various tests are carried out using the methods mentioned above. The measurements are evaluated, and the results interpreted to evaluate their suitability for practical use as a quality analysis tool. Additionally, their pros and cons are explained. As a result, the measurements carried out show that automated near-infrared-analyses approaches the accuracy of chemical analysis. But near-infrared-measurements are much easier to handle, and the technology allows broader and more flexible deployment. The sink-float-method and manual sorting are not able to achieve a sufficient accuracy in the evaluation. Therefore, they are not recommended for the stated purpose.