Was in der Sortier­anlage übrig bleibt

Das Sammeln und Sortieren gemischter Abfälle ist eine Herausforderung. Beim in Deutschland verwendeten «Gelben Sack» etwa verbleibt ein beträcht­licher Anteil an Rest­stoffen, die nicht rezykliert werden. catalaix-Forschende um Kathrin Greiff nehmen sich diesen Reststrom vor.

Den «Gelben Sack» oder die «Gelbe Tonne» kennt in Deutschland jede und jeder: Darin dürfen die Verbraucherinnen und Verbraucher leichte Verpackungen aus Kunststoff, Aluminium, Weissblech und Verbund­materialien entsorgen. In speziellen Anlagen werden die so gesammelten Abfälle sortiert und für ein mecha­nisches Recycling aufbereitet.

Bei der Sortierung werden unter­schiedlichste, automatisierte Trenn­techniken benutzt. Zuerst wird feinkörniges Material ausgesiebt. Danach werden Kunst­stoff­folien entfernt. Das geschieht durch einen sogenannten Wind­sichter, der die leichten Folien durch Luft­ströme austrägt. Als Nächstes ziehen Magnet-Trenner die magnetischen Bleche vom Band. Nicht­magnetische Metalle wie Aluminium werden mit einem rotierenden Magnet­feld magnetisiert und ausgeschleudert.

Nun schlägt die Stunde der Nahinfrarot-Sensoren. Diese Geräte erkennen verschiedene Kunst­stoffe sowie Getränke­kartons anhand des Licht­spektrums, das diese absorbieren. Durch gezielte Druckluft­stösse auf dem Trenn­band werden die identifizierten Kunststoff­teile aussortiert. Weil jeder Kunst­stoff sein charakteristisches Absorbtions­spektrum aufweist, können dank dieser Technik beispielsweise Kunststoff­sorten wie Polyethylen (PE), Polyethylen­terephthalat (PET) oder Polypropylen (PP) getrennt rezykliert werden.

«Diese Anlagen funktionieren im Rahmen des heute technisch Möglichen sehr gut», sagt Kathrin Greiff. Sie leitet das Institut für Anthropogene Stoffkreis­läufe an der RWTH Aachen und ist eine der verantwortlichen Forschungs­projekt-Leiterinnen im WSS-Forschungs­zentrum catalaix. «Trotzdem gibt es einen beträchtlichen Rest­stoff-Strom, der übrig bleibt und grossenteils thermisch verwertet wird.» Je nach Zusammen­setzung der entsorgten Abfälle kann der nicht rezyklierte Teil bis zu 50 Prozent des Sack-Inhalts betragen.

Reststrom aus der Sortieranlage

Ein grosser Teil dieser Rest­ströme ist schlicht darauf zurückzuführen, dass im Gelben Sack auch Abfälle landen, die sich nicht rezyklieren lassen: Essensreste, Windeln, Textilien oder blinkende Schuhe, die aufgrund des eingebauten Akkus in den Elektromüll gehören. Der andere Teil bleibt übrig, weil die Trenn­techniken nicht perfekt sind. Einzel­teile können auf dem Trennband von anderen verdeckt sein. Mit Russ behandelte Kunst­stoffe sind für die Licht­sensoren schwierig zuzuordnen.

Kathrin Greiff und ihr Team haben untersucht, was genau in diesem «Abfall des Abfalls» enthalten ist. Dazu holten sie sich aus einer Sortieranlage drei Dutzend 90-Liter-Proben voller Reststoffe. In einem ersten Schritt untersuchten sie den Inhalt noch einmal mit einem Infra­rotsensor. Danach nahmen sie den Müll von Hand auseinander, um ihn zu sortieren und die unterschiedlichen Kunststoffe darin zu bestimmen.

Zuständig für diese aufwändige Arbeit war Alena Maria Spies, die Leiterin der Forschungs­gruppe Aufbereitung und Prozessketten am Institut für Anthropogene Stoffkreisläufe. Sie hat die Resultate im Herbst auch auf einer Fach­konferenz in Sardinien (Italien) präsentiert. «Wir fanden einen sehr hohen Anteil an Biomasse, oft in einem Gemisch mit Kunst­stoffen», erzählt Spies. Das heisst: beispielsweise halb leergegessene Joghurt­becher oder Steaks, die noch in ihrer Verpackung liegen.

Um abzuschätzen, wie gross der Anteil an Restmaterial ist, der allenfalls doch noch rezykliert werden könnte, bestimmten die Forschenden das effektive Trockengewicht ihrer Müll-Stichproben. «Fraktionen mit viel Biomasse wiesen einen Wassergehalt von zum Teil über 30 Prozent auf», sagt Alena Maria Spies. «Das Wasser macht also viel Gewicht des Reststromes aus, ist aber natürlich kein verwertbares Realmaterial.»

Trotzdem blieb noch einiges an unterschiedlichsten Kunststoffen übrig. Neben relevanten Mengen an Standard-Verpackungskunststoffen wie PE, PET oder PP fanden die Forschenden auch andere Kunststoffsorten wie PVC, PA oder ABS in relevanten Mengen. Das bedeutet: Theoretisch gibt es durchaus Verbesserungs­potenzial für die bisherigen Prozesse und für eine Erhöhung der Recycling-Quoten. Nun gilt es zu klären, wie dies ökologisch, ökonomisch und technisch optimiert gelingen kann.

Von den Daten zum Modell

Genau solche Bewertungen sind die Spezialität der Forschenden um Kathrin Greiff. Ihre Gruppe entwickelt Modelle, mit denen sich Stoffströme bewerten und steuern lassen – und in denen man Optimierungen durchspielen kann. Verbesserungen können dabei auf ganz unterschiedlichen Ebenen ansetzen: Was passiert, wenn man das Design einer Verpackung ändert? Wie verbessert sich die Sortier-Quote, wenn weniger Essensreste entsorgt werden? Und natürlich: Gibt es Stoffströme, für welche die Entwicklung chemischer, katalytischer Recycling­methoden möglich und lohnenswert ist?

Diese Art der Zusammen­arbeit laufe nun in catalaix, sagt Greiff. «Wir identifizieren mögliche Stoffströme – und die Kolleginnen und Kollegen der Katalyse suchen Wege, um sie abzubauen und im Kreislauf zu führen.» Genau das, sagt sie, sei der riesige Vorteil des WSS-Forschungs­zentrums: «Früher arbeiteten die Forschungs­gebiete eher für sich – nun haben wir die Möglich­keit, die Lücken zu schliessen und Perspektiven zusammenzubringen, die für ein Gelingen einer Kreis­lauf­wirtschaft wesentlich sind.»