PVC in PET-Flaschenrecycling: Ein kritisches Problem und Lösungen für effiziente Entsorgung

Polyvinylchlorid (PVC), identifiziert durch den Kunststoffcode #3, ist eine der problematischsten Verunreinigungen in der PET-Recyclingindustrie. Selbst in geringen Konzentrationen kann PVC erhebliche Probleme während der Verarbeitung von Post-Consumer-PET-Harz zu neuen Produkten verursachen. Als Beispiel: PVC-Verunreinigung kann bereits bei Konzentrationen von so niedrig wie 50 Teilen pro Million (ppm) negative Auswirkungen haben.

Diese 50 ppm stellen einen äußerst geringen Betrag dar — nur 0,05 kg PVC-Kunststoff in 1.000 kg PET-Granulat, oder 0,005% nach Gewicht. Trotz dieser scheinbar vernachlässigbaren Konzentration kann PVC Säuren bilden, die PET-Harz sowohl physisch als chemisch zersetzen, was zu Brüchigkeit und einer gelben Färbung führt — zwei der wichtigsten Eigenschaften für PET-Produkte: Klarheit und Bruchzähigkeit. Darüber hinaus werden bei der Recycling von PVC Chlor-Gase freigesetzt, was eine weitere erhebliche Gefahr darstellt.

Quellen von PVC-Verunreinigung in PET-Recycling

Für PET-Was- und Recyclinganlagen ist es entscheidend, die Konzentration von PVC in den PET-Granulaten, die sie herstellen, zu kontrollieren. Die Toleranzen für PVC werden hauptsächlich durch die Endanwendung des recycelten PET bestimmt. Während einige Anwendungen höhere PVC-Niveaus vertragen können, erfordern hochwertige Produkte, wie hochwertige Polyesterfaser, PVC-Niveaus, die viel niedriger sind als 50 ppm. Um den strengen Anforderungen dieser hochwertigen Anwendungen gerecht zu werden und Premiumpreise zu erzielen, müssen PET-Recycler zusätzliche Anstrengungen unternehmen, um PVC aus den PET-Granulaten zu entfernen. Das Verständnis dafür, wie PVC in den PET-Recyclingprozess gelangt, ist der erste Schritt in diesem Prozess.

PVC-Verunreinigung kommt in der Regel aus vier primären Quellen:

1. PVC-Flaschen, die PET ähneln: Diese Flaschen hinterlassen eine weiße "Falten" Markierung, wenn sie flachgedrückt werden, was sie identifizierbar macht und durch geschulte Sortierer entfernt werden können.
2. PVC-Sicherheitsetiketten auf PET-Flaschen: Einige PET-Flaschen, wie Mundwasserflaschen, haben PVC-Sicherheitsetiketten, die vor dem Granulatprozess entfernt werden müssen.
3. PVC-Liner in Flaschenhals und Verschlüssen: Obwohl dies in den USA nicht mehr so häufig ist, treten gelegentlich Flaschen mit PVC-Linern in der Recyclingflotte auf.
4. PVC-Etiketten auf PET-Flaschen: PVC-Linsen, die um PET-Flaschen gewickelt sind, tragen zur Verunreinigung bei und müssen vor der Verarbeitung entfernt werden.

Effektive PVC-Entfernungstechniken im PET-Recycling

Obwohl Recyclingmaschinen eine entscheidende Rolle bei der Filtration von PVC aus PET-Flaschen spielen, bleibt die manuelle Sortierung eine der effektivsten Methoden zur Entfernung von Verunreinigungen. Erfahrene Sortierer können PVC-Flaschen visuell identifizieren und entfernen, aber Technologie hat die Effizienz der manuellen Sortierung verbessert.

UV-Beleuchtung zur Verbesserung der Sortier-Effizienz: Eine vielversprechende Innovation ist die Verwendung von ultraviolettem (UV)-Licht, um bei der Sortierung zu helfen. Wenn PET-Flaschen unter UV-Licht passieren, absorbieren sie die Strahlen und geben eine charakteristische blaue Fluoreszenz ab. PVC-Flaschen, durch bestimmte Additive, geben oft eine grüne oder gelbe Fluoreszenz ab, was sie leicht unterscheidbar macht. Diese Methode hat die Sortiergenauigkeit um 99% erhöht. Allerdings müssen Sortierer aufgrund des potenziellen Risikos von langfristiger UV-Exposition in Schichten von 2 Stunden arbeiten, um die Sicherheit zu gewährleisten.

Neben der manuellen Sortierung werden automatische Sortiersysteme immer beliebter, insbesondere durch steigende Arbeitskosten. Diese Systeme werden in der Regel in drei Typen kategorisiert:

• Optische Sortiersysteme: Diese nutzen fortgeschrittene Kameras und Sensoren, um PVC-Verunreinigungen auf Basis visueller Merkmale zu erkennen.
• Transmissions-Technologie-Systeme: Diese Systeme analysieren die chemischen Eigenschaften des Materials, um PVC zu identifizieren.
• Oberflächenscanning-Systeme: Diese nutzen Sensoren, um das Oberfläche von Materialien zu scannen auf Unterschiede, die PVC-Verunreinigung anzeigend.

Von diesen Technologien ist Röntgentechnologie die zuverlässigste Methode, da sie die Anwesenheit von Chlor in PVC erkennen kann, was in PET-Flaschen fehlt.

Obwohl sowohl manuelle als auch automatische Sortiersysteme sehr effektiv sind, sind sie nicht perfekt. Es ist oft vorteilhaft, mehrere Sortierrunden (2-3) durchzuführen, um die niedrigsten möglichen Niveaus von PVC-Verunreinigung zu erreichen.

Andere PVC-Entfernungsmethoden

Neben der Sortierung bieten thermische Trennung und elektrostatische Trennung kosteneffektive Alternativen für die Entfernung von PVC aus PET-Granulaten.

• Thermische Trennung: PVC wird bei etwa 200°C weich, während PET stabil bleibt bis zu 260°C. Durch die Kunststoffmischung auf einer rotierenden Transportband bei 180-200°C zu erhitzen, haftet PVC sich an der Band, während PET ungestört bleibt und in eine separate Behälter aufgenommen wird. Ein stationäres Messer schert dann den PVC davon ab. Diese Methode ist kosteneffektiv und effektiv für das Trennen der beiden Kunststoffe.
• Elektrostatische Trennung: Bei diesem Prozess wird die PET/PVC-Mischung durch eine Ladekammer geleitet, wo eine elektrische Ladung auf das Plastik angewendet wird. Aufgrund der Unterschiede in physikalischen und chemischen Eigenschaften wird PVC negativ geladen, während PET positiv wird. Die geladenen Kunststoffe werden dann durch Polen mit entgegengesetzter Polarität getrennt.

Schlussfolgerung

Das Verständnis der Herausforderungen, die PVC-Verunreinigung im PET-Recycling mit sich bringt, ist entscheidend, um Produkte hoher Qualität zu gewährleisten. Da Käufer von PET-Granulaten besonders besorgt über den PVC-Gehalt sind, ist es von entscheidender Bedeutung, effektive PVC-Entfernungstrategien zu implementieren. Das Testen des PVC-Gehalts muss immer durchgeführt werden, um sicherzustellen, dass die höchste Qualität von PET-Granulaten an Kunden angeboten wird. Selbst geringe Mengen PVC können eine ganze Partie PET-Granulaten unbrauchbar machen.

Als allgemeine Regel gilt: Streben Sie nach einem PVC-Gehalt unter 50 ppm, bei Vorzug unter 30 ppm. Mit den in diesem Artikel beschriebenen Methoden ist es möglich, PVC-Verunreinigung erheblich zu reduzieren, aber letztlich liegt es in der Hand des Operators der PET-Recyclinganlage, das richtige System zu wählen und zu implementieren, basierend auf den Eigenschaften der eingehenden PET-Flaschen.