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CIRCULAR ECONOMY
Innovative Lösungen für die Kreislaufwirtschaft
Eine Initiative sucht kostengünstige Lösungen für eine Kreislaufwirtschaft auf der Grundlage von postindustriellem Abfall aus bedruckten Kunststofffolien.
PrintCYC ist eine Initiative entlang der Wertschöpfungskette für das Recycling von bedruckten Folien. Derzeitige Mitglieder sind die Maschinenlieferanten Brückner Maschinenbau, Kiefel und PackSys Global, Profol, der Spezialist für Flachfolien aus PP (Polypropylen), der Druckfarbenhersteller hubergroup Print Solutions, der Hersteller von flexiblen Verpackungen Constantia Flexibles sowie der Spezialist für Recyclingtechnologie Erema. Die Projektmitglieder bündelten ihre Ressourcen, um neue Wege für kreislauffähige Lösungen zu entwickeln und zu testen und zwar auf Basis postindustrieller Abfälle und unter dem Gesichtspunkt höchster Kosteneffizienz. Die Deinking-Technologie wurde in diesem Projekt nicht berücksichtigt.
PU-basiertes Farbsystem macht den Unterschied
In Phase 1 des Projektes konnten PP-Folien und Verpackungsmuster mit einem Rezyklatanteil von >50% erfolgreich produziert werden. Als Ausgangsmaterial dienten
PrintCYC-Initiative Die Projektinitiative PrintCYC wurde im März 2019 durch eine Gruppe von Unternehmen entlang der Wertschöpfungskette von bedruckten Folien gegründet. Das Akronym PrintCYC steht für die Designoptimierung bedruckter PP- und PE-Folien für das werkstoffliche Recycling. Derzeit präsentieren die PrintCYC Mitglieder ihre Projektergebnisse weiteren Stakeholdern entlang der Wertschöpfungskette mit dem Ziel in einen fachlichen Austausch zu kommen und neue Partner zu gewinnen, um das Projekt gemeinsam voranzutreiben.
In Phase 2 wurde auf ein Polyurethan (PU) basiertes Farbsystem im Flexodruck umgestellt.
biaxial orientierte PP-Folien (BOPP), die mit Druckfarbe auf Nitrozellulose (NC) Basis bedruckt wurden. Dennoch war die Rezyklatqualität hinsichtlich der Materialeigenschaften wie Farbe, Geruch und Verarbeitbarkeit nicht ganz zufriedenstellend. Auf Grundlage dieser ersten vielversprechenden Ergebnisse aus Phase 1 strebten die PrintCYC-Mitglieder eine weitere Verbesserung an, indem sie alternative Farbrezepturen für den Druck auf BOPP- und Low Density Polyethylen (LDPE)-Folien testeten. In Phase 2 wurde auf ein Polyurethan (PU) basiertes Farbsystem im Flexodruck umgestellt. Dies führte zu signifikanten Verbesserungen des mechanischen Recyclingprozesses auf einer Produktionslinie, die in der Praxis typischerweise zur Wiederaufbereitung von bedruckten Folienabfällen eingesetzt wird. Aufgrund der hohen Temperaturbeständigkeit der Druckfarben (Temperatur >240°C) wurden weder flüchtige Nebenprodukte, noch Geruch oder Stippenbildung beobachtet.
Hochwertige Rezyklate
Unter diesen Bedingungen konnten hochwertige Rezyklate mit farbstabilen Eigenschaften hergestellt werden. Eine erste Bewertung der Umweltauswirkungen ergab geringere Treibhausgasemissionen und einen geringeren Energieverbrauch beim werkstofflichen Recycling von LDPE-Folien im Vergleich zur Herstellung von Neuware. Die neuen Premium-Rezyklate zeigten eine hervorragende Verarbeitbarkeit für die Herstellung von Blasfolien, Castfolien und sogar biaxial orientierten Folien, die zu 100 % mit Neuware vergleichbar war. Bis zu 100 % Rezyklat in der Innenschicht eines dreischichtigen ABA-Folienaufbaus konnten erfolgreich eingesetzt werden. Die EU-Kunststoffstrategie strebt eine Erhöhung des Rezyklatanteils in Kunststoffprodukten und -verpackungen an. PrintCYC hat im Rahmen der zweiten Projektphase die Auswirkungen von wiederverwendeten Rezyklaten auf verschiedene Verpackungsformate untersucht und bewertet. Unter Verwendung von rPP- und rPE-Rezyklaten wurden Beutel, Schalen, Joghurtbecher und Tuben hergestellt, die den Anforderungen in puncto Siegelverhalten, Tiefzug und Kompressionsverformung Stand halten.
Kontakt Erema Group Unterfeldstrasse 3, A-4052 Ansfelden +43 732 3190-0 www.erema-group.com
Rezyklate für Schrumpffolien
APK hat die Leistung seiner Newcycling-LDPE-Rezyklate in Schrumpffolien getestet. Die wichtigsten Ergebnisse der Tests zeigen, dass die Rezyklate in der Lage sind, die Schlüsselfunktionalität der Schrumpfung zu erfüllen. Die Foliendicke kann konstant gehalten werden und die Folienrezeptur für die Anwendung sowie die Extrusionsparameter bleiben ähnlich denen für neue Kunststoffe.
Eine Schrumpffolie ist eine anspruchsvolle Verpackungsanwendung – für neue Kunststoffe und erst recht für recycelte Materialien. Eine spezifische Zähigkeit, Haltekraft und Schrumpfleistung sind notwendig, damit die Folie das Packgut zuverlässig schützt sowie Stabilität während Lagerung und Transport garantieren kann. Prozessparameter sollten konstant sein, wenn von neuem zu recyceltem Kunststoff gewechselt wird. Darüber hinaus kann die Folie eine Sekundärverpackung sein, die mehrere Produkte zusammenhält. Damit liefert sie dem Verbraucher den ersten Eindruck und die erste Information zum Produkt. Daher sollte auch die Optik von ausreichender Qualität sein. «Unsere LDPE-Rezyklate eignen sich für eine Vielzahl von Endprodukten. Ihr Einsatz in Schrumpffolien stellt eine Chance für die Getränkeindustrie dar, Sekundärrohstoffen in Getränkeverpackungen zu fördern», erläutert Klaus Wohnig, Vorstandsvorsitzender der APK AG, einen der möglichen Zielmärkte für das Produkt.
Nahezu identisch mit Neuware
Die Projekte konzentrierten sich auf mehrschichtige Schrumpffolien. Neue Kunststoffe wurden mit einer ambitionierten Rate von 30 % bis 100 % durch Rezyklate ersetzt. Die 30 % bis 55 % Szenarien erzeugten sehr gute Ergebnisse. Die Schrumpffolien waren nahezu identisch zu Folien aus Neuware. Die Verwendung einer solchen Menge an Sekundärrohstoffen anstelle von neuen Kunststoffen kann eine entscheidende Emissionsreduktion ermöglichen. Newcycling-LDPE-Rezyklate reduzieren Emissionen nahezu um 50 % gegenüber Neuwaren-LDPE.
Mersalen LDPE NCY Rezyklat – hergestellt mit dem Newcycling-Prozess.
Der lösemittelbasierte Recyclingprozess von APK, die Newcycling-Technologie, kann verschiedene Polymere in mehrschichtigen Kunststoffverpackungen trennen und wandelt das Zielpolymer in Regranulate mit neuwarenähnlichen Eigenschaften um. Lösemittelbasiertes Recycling ist eine fortschrittliche physikalische Technologie. Aufbauend auf einem mechanischen Vorbehandlungsschritt fügt sie einen lösemittelbasierten Prozessschritt hinzu, in dem das Zielpolymer abgetrennt wird und Verunreinigungen, wie z.B. verschiedene Additive oder organischen Rückstände, entfernt werden. Das bei den Schrumpffolientests verwendete recycelte LDPE wird unter der Marke Mersalen von APK vermarktet. Es wird aus komplexen PE/PAMehrschichtfolienabfällen gewonnen. Da Newcycling ein physikalischer Prozess ist, der die molekularen Ketten des Polymers nicht beeinflusst, ist eine kosten- und energieintensive Repolymerisation nicht erforderlich. Die Technologie ist daher neben und komplementär zu gängigen mechanischen und innovativen chemischen Prozessen wie der Solvolyse zu betrachten.
Kunststoffrezyklate in Kosmetikverpackungen
Steigende Recyclingquoten, mögliche obligatorische Rezyklateinsatzquoten für Kunststoffprodukte auf dem EU-Markt und eine kürzlich veröffentlichte ChemikalienStrategie für Nachhaltigkeit, die gesundheitsschädliche Stoffe in der Umwelt weiter reduzieren will: Die Europäische Kommission hat eine Reihe anspruchsvoller Herausforderungen für die Wertschöpfungsketten von Kunststoffen und Verpackungen angehäuft. Die Lücke zwischen dem verstärkten Einsatz von recycelten Kunststoffen und der für bestimmte Verpackungsanwendungen erforderlichen
Qualität, kann jedoch durch Innovation beim Produktdesign und bei der Recyclingtechnologie überwunden werden. Der Newcycling-Prozess erzeugt Kunststoffrezyklat, das sich für den Einsatz in Kosmetikverpackungen eignet. «Wir wollen die Lücke zwischen Qualität und Anforderung schliessen und so einen Kreislauf für Verpackungen ermöglichen», bestätigt Wohnig. Vor diesem Hintergrund beauftragte die APK eine detaillierte Risikobewertung sowie zwei toxikologische Gutachten für ihre Mersalen LDPE-Rezyklate. Die Analyse der zufällig ausgewählten Rezyklatproben bestätigte den hohen Reinheitsgrad und bescheinigte, dass sowohl REACh-Anforderungen als auch Bestimmungen der Richtlinie über die allgemeine Produktsicherheit sowie der Verordnung über kosmetische Mittel erfüllt werden.
Verwendung in der Verpackungsindustrie
Abgesehen von PET-Rezyklaten aus Getränkeflaschen verfügen die meisten recycelten Kunststoffe derzeit nicht über eine ausreichende Reinheit, um sie in Lebensmittelverpackungen zu verwenden. Auch für Kosmetikverpackungen gibt es bislang kaum geeignetes Rezyklat. Die Anforderungen sind hoch, da die verpackten Produkte in direkten Kontakt mit dem menschlichen Körper gelangen. Sollen neue Kunststoffe vermehrt durch Sekundärrohstoffe ersetzt werden, müssen Qualitätsstandards für den Einsatz von Rezyklaten in Kosmetikverpackungen entwickelt und durch innovative Recyclingtechnologien umgesetzt werden. Derzeit verwendet APK pre-consumer LDPE/PA-Mehrschichtfolien als Rohstoff
Schrumpffolie mit Mersalen LDPE NCY Rezyklat.
für den Newcycling-Prozess. Das renommierte Prüfunternehmen Eurofins führte eine umfassende Migrationsanalyse auf Basis von Zufallsproben von Mersalen LDPE NCY-Rezyklaten sowie von verschiedenen pre-consumer Materialien durch. Spezifische Migrationstests bestätigten, dass Mersalen LDPE NCY-Rezyklate einen deutlich höheren Reinheitsgrad aufweisen als Kunststoffrezyklate aus mechanischen Standardprozessen. So reduziert der Reinigungsschritt des Newcycling-Prozesses beispielweise Caprolactam, eine Verunreinigung, die im Eingangsmaterial enthalten ist, um über 90 Prozent. In den verschiedenen Analysen wurden keine signifikanten Mengen von besonders besorgniserregenden Stoffen (SVHC) gefunden, wie in REACh EG 1907/2006 dargelegt.
Zulassung für Lebenmittelkontakte
Auf der Grundlage der Risikobewertung wurden 2020 zwei toxikologische Gutachten von unabhängigen Experten erstellt. Ziel war es, die Verwendung von Mersalen LDPE NCY-Rezyklaten für flexible und starre Verpackungsanwendungen für Kosmetika wie Cremes (Leave-on-Szenario) und Shampoos (Rinse-off-Szenario) sowie verschiedene Körperpflegeprodukte (z. B. Hygienetücher, Feuchttücher, Windeln und Toilettenpapier) zu evaluieren. Sowohl die Verwendung durch Erwachsene als auch durch Kinder und Babys wurde berücksichtigt. Beide Bewertungen kamen zu dem Schluss, dass Mersalen LDPE NCYRezyklate von angemessener Qualität sind und sicher für die genannten Anwendungen verwendet werden können. Die Rezyklate erfüllen die gesetzlichen Anforderungen der Verordnung (EG) Nr. 122372009 über kosmetische Mittel sowie der Richtlinie 2001/95/EG über die allgemeine Produktsicherheit. Die Gutachten kamen zu dem Schluss, dass gesundheitsbezogene Probleme oder Krankheiten bei Erwachsenen, Kindern und Säuglingen, aufgrund von nicht absichtlich zugesetzten Stoffen, vollständig ausgeschlossen werden können. «Um die statistische Repräsentativität zu stärken, wird die APK das Reinigungspotenzial ihres physikalischen, lösemittelbasierten Prozesses Newcycling mit Blick auf unterschiedliche pre- und post-consumer Stoffströme untersuchen», sagt Hagen Hanel, Leiter Forschung und Entwicklung bei APK. Das erklärte Ziel ist es, mittelfristig die Zulassung für Lebensmittelkontakte für Mersalen LDPE NCY-Rezyklate zu erhalten. Die APK ist an mehreren entsprechenden Forschungsprojekten beteiligt.
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