Sorting of mixed municipal solid waste : A systemic evaluation of technological, material and environmental aspects for recycling

Abstract

In the 2020s, European waste management faces complex challenges regarding recycling rates and emission reduction measures. Separate collection is increasingly reaching its limits in urban areas and tourist regions; downstream sorting of mixed municipal solid waste (MSW) can be used here to separate and recycle materials. This work deals with systemic evaluations of sorting mixed MSW for recycling and highlights technological, material and environmental aspects. Modelling of mixed MSW systems at different levels – national, regional, municipal and product-specific – and assessments using material flow, statistical entropy and life cycle analyses were carried out, based on primary data from sorting analyses and processing trials. Furthermore, sorting technologies and products were examined in terms of process parameters and quality. The results show that Austria needs to sort MSW, particularly to meet the EU targets for metal packaging. Plastics represent a key challenge, with near-infrared sorting being a suitable technology for recovering recyclables from mixed MSW, contributing substantially to increasing recycling rates. The recycled plastics have mechanical properties comparable to those commercially available. In addition, this could result in annual savings of up to 22,000 t of CO2 equivalents in Vienna. Overall, sorting mixed MSW can be a supportive tool for increasing circularity and reducing emissions in waste management. A core obstacle is the lack of a market for products, requiring political intervention. The development of standards, management systems and quality classes is recommended here. Future research should address contamination and accumulation to ensure long-term material quality and consumer health.

In den 2020er-Jahren sieht sich die europäische Abfallwirtschaft mit komplexen Herausforderungen hinsichtlich Recyclingquoten und Emissionsminderungsmaßnahmen konfrontiert. Die getrennte Sammlung stößt in urbanen Räumen sowie touristischen Regionen zunehmend an ihre Grenzen; die nachgelagerte Sortierung von gemischten Siedlungsabfällen kann hier eingesetzt werden, um Materialien zu separieren und rezyklieren. Die Arbeit beschäftigt sich mit systemischen Bewertungen dieser Sortierung für das Recycling und beleuchtet technologische, materialbezogene und ökologische Aspekte. Dabei wurden Modellierungen von Siedlungsabfallwirtschaftssystemen auf unterschiedlichen Ebenen - national, regional, kommunal und produktspezifisch – sowie Bewertungen mit Materialflussanalysen, statistische Entropieanalysen und Lebenszyklusanalysen durchgeführt. Diese stützen sich auf Primärdaten basierend auf Sortieranalysen sowie Aufbereitungsversuchen. Weiters erfolgte eine Untersuchung von Sortiertechnologien und -produkten hinsichtlich Prozessparametern und Qualität. Die Ergebnisse zeigen, dass Österreich die Sortierung gemischter Siedlungsabfälle insbesondere zur Erfüllung der EU-Ziele im Bereich der Metallverpackungsquoten benötigt. Kunststoffe stellen eine zentrale Herausforderung dar, wobei die Nahinfrarot-Sortierung eine geeignete Technologie darstellt, um Kunststoffkonzentrate aus gemischten Siedlungsabfällen zu gewinnen. Polyolefin- und Papierkonzentrate über 60% Reinheit konnten hergestellt werden, was wesentlich zur Steigerung der Recyclingraten beiträgt. Die Kunststoffrezyklate besitzen mechanischen Eigenschaften, die mit marktüblichen Rezyklaten vergleichbar sind. Zusätzlich könnten dadurch in Wien jährliche Einsparungen von bis zu 22,000 t CO2-Äquivalenten realisiert werden. Insgesamt kann die Sortierung gemischter Siedlungsabfälle ein unterstützendes Instrument zur Zirkularitätsteigerung und Emissionsminderung der Abfallwirtschaft sein. Ein zentrales Hemmnis stellt der fehlende Markt für Produkte dar, was politische Interventionen benötigt. Hier werden die Entwicklung von Anforderungsstandards, Managementsystemen sowie Qualitätsklassen empfohlen. Künftige Forschung sollte sich mit Kontaminationsaspekten und Akkumulation auseinandersetzen, um langfristig Materialqualität als auch Konsument*innengesundheit sicherzustellen.