gesponsertKreislaufwirtschaft Digitalisierung bringt effiziente Recyclingprozesse voran

Angesichts knapper werdender Rohstoffe und unübersehbarer Umweltbelastungen benötigen wir umgehend Recyclingverfahren, die Kunststoffabfälle wieder zu wertvollen Ressourcen werden lassen. Maßgeschneiderte Lösungen aus moderner Automatisierungstechnik und Digitalisierung leisten wertvolle Beiträge, um Klima- und Ressourcenschutz als Eckpfeiler einer global nachhaltigen Entwicklung zu etablieren.

Eine Welt ohne Plastikprodukte scheint heute undenkbar: Aufgrund unzähliger positiver Eigenschaften und den vielfältigen Einsatzmöglichkeiten entwickelte sich Kunststoff seit den 50er-Jahren des 20. Jahrhunderts zum Massenprodukt. Mehr als acht Milliarden Tonnen in den unterschiedlichsten Ausprägungen wurden seither produziert (Quelle: Europäische Strategie für Kunststoffe). Der größte Teil der Kunststoffprodukte ist nur sehr kurz in Gebrauch und wird dann entsorgt – auf Deponien, in der Umwelt oder durch Verbrennung. So verwandeln sich willkommene Materialeigenschaften wie chemische Beständigkeit oder Festigkeit und hohe Zähigkeit mehr und mehr zur Herausforderung.

Aus einer Analyse der Ellen-MacArthur-Stiftung geht hervor, dass etwa ein Drittel des weltweiten Plastikverpackungsmülls in den Ozeanen oder auf Müllhalden landet. Mehr als die Hälfte endet auf Mülldeponien oder wird verbrannt, sodass diese wertvolle Ressource zu über 85 Prozent für die weitere Nutzung verloren ist. Damit ergibt sich eine doppelte Problematik: Einerseits werden wertvolle Ressourcen eingesetzt, aber nicht weiterverwendet, andererseits belasten Plastikabfälle unsere Umwelt.

Rohstoffe im System halten

Für Lösungsansätze bedarf es zweierlei: Zunächst ist es dringend erforderlich, dass Kunststoffe nach Ende ihrer Gebrauchszeit nicht als Müll, sondern als Wertstoff betrachtet werden. Und noch wichtiger: Es sind Prozesse notwendig, die gebrauchtes Plastik zum Rohstoff werden lassen, so wie wir es beispielsweise bei Glas, Papier oder Metall seit Jahrzehnten betreiben.

Hierzu erklärt Carlos Monreal, Geschäftsführer von Plastic Energy, einem der weltweit führendenden Unternehmen im Bereich des chemischen Recyclings: „Mit unserer einzigartigen, patentierten Technologie ist es uns gelungen, eine Lösung zu konzipieren, die sich der steigenden Plastikflut annimmt. Dazu wandeln wir gemischte Kunststoffabfälle in ein recyceltes Öl, so genanntes Tacoil, um. Dieses kann als Ersatz für fossile Öle zur Fertigung von Kunststoffen in Neuwarenqualität verwendet werden, was der Kreislaufwirtschaft zugutekommt.“

Damit adressiert das Unternehmen die erwähnte doppelte Problematik: Natürliche Ressourcen werden geschont, während gleichzeitig die Umwelt vom Plastikmüll entlastet wird. Plastic Energy entwickelt seine Technologie und den zugehörigen Prozess kontinuierlich weiter, um den Durchsatz und die Qualität des Endproduktes (Tacoil) stetig zu verbessern. Letztendlich soll ein Produkt entstehen, das die Spezifikationen petrochemischer Applikationen erfüllt.

Dieser Ressourcenwandel ist aufwändig, aber mit Blick auf die Zukunft unabdingbar. Siemens unterstützt Unternehmen der Recycling-, der chemischen und petrochemischen Industrie bei der Bewältigung dieser Transformation. Dies betrifft die Entwicklung und Realisierung der Prozesse und Verfahren für das Recycling des Plastiks genauso wie die Modifikation der Produktionsprozesse, welche diese Rezyklate als Eingangsstoffe verwenden. Dabei profitieren Kunden besonders von der Prozess- und Digitalisierungsexpertise in Kombination mit fortschrittlicher Automatisierungs-, Elektrifizierungs- und Informationstechnologie.

Daten als Schlüssel zum Wertstoff

Wer wie Plastic Energy eine Kreislaufwirtschaft für Kunststoffe etablieren will, benötigt vor allem eines: Daten. Konsistente Daten bilden die Basis, um Lösungen zu realisieren, die hinsichtlich Qualität der erzeugten Produkte, effizienter Prozessfahrweisen und umweltschonendem Ressourceneinsatz überzeugen.

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Idealerweise erfolgt die erste Erfassung von Daten bereits in den Sortieranlagen. Hier werden die gesammelten Kunststoffprodukte für den eigentlichen Recyclingprozess vorbereitet, indem Fremdmaterialien wie Papier, Metalle und organische Reste aussortiert werden. Siemens unterstützt hierbei mit Systemen zur Identifikation und Lagerflächenverwaltung sowie mit nahtlos integrierten Automatisierungs- und Antriebssystemen für fahrerlose Transportsysteme. Zu Ballen gepresst und mit einem Identifikations- und Informationsmerkmal wie Barcode oder QR-Code versehen, erfolgt der Weitertransport der Kunststoffabfälle zu Anlagen für die mechanische Aufbereitung.

Bei der Anlieferung in den Aufbereitungsanlagen erfassen entsprechende Lesegeräte, etwa aus dem Siemens-Portfolio, die Informationen und stellen diese einem überlagerten System, beispielsweise dem Wareneingangssystem zur Verfügung. So wird die Nachverfolgung des Stoffstromes möglich. Nach Wasch- und Schreddervorgängen kommen weitere Methoden zur Sortierung der Fraktionen, basierend auf Analysen mit Nahinfrarot- (NIR-) oder Laserspektroskopie, zum Einsatz. Mit der Automatisierung von Schreddern, Walzen, Pelletierern und Extrudern hilft Siemens seinen Kunden aus der Recyclingbranche dabei, diese Prozesse zuverlässig und sicher zu gestalten.

Informationen über die genaue Zusammensetzung des Kunststoffstromes, aggregiert in einer cloudbasierten Analyseplattform, ermöglicht beispielsweise die schnelle Berechnung von Parametereinstellungen. Diese tragen zur optimalen Fahrweise des Reaktors bei und halten den chemischen Recyclingprozess in einem stabilen und sicheren Zustand. Nur so ist gewährleistet, dass das Endprodukt die geforderten Spezifikationen aufweist, die notwendig sind, um das Rezyklat wieder einsetzen zu können. Hierfür kommen hinsichtlich Leistungs- und Funktionsumfang skalierbare Controller, IO-Systeme, Prozessinstrumentierung, Analysentechnik und viele weitere Komponenten von Siemens zum Einsatz. Eine standardisierte, modulare Realisierung vereinfacht die Integration der einzelnen Systeme in einen Gesamtprozess. Die fortlaufende Erfassung und Überwachung von Leistungsparametern wie zum Beispiel den Energieeinsätzen sichert die Wirtschaftlichkeit.

Ganzheitliche Digitalisierung

Die konsolidierten Informationen können auch zur Modellierung und Simulation der optimierten Fahrweisen der Maschine oder Anlage dienen. So wie Daten über den gesamten Recyclingprozess wertschöpfend eingesetzt werden können, kann auch die Gesamtanlage von Digitalisierung profitieren: Der digitale Zwilling einer Recyclinganlage leistet wertvolle Hilfestellungen, um zum Beispiel Parametereinstellungen vorab zu simulieren oder das Bedienpersonal zu schulen. Darüber hinaus ist die Überwachung des Prozesses durch Vergleich mit Simulationswerten aus dem digitalen Zwilling möglich. Ein Prozesszwilling ist als Modell nicht auf Echtzeit und physikalische Gegebenheiten beschränkt und kann somit zur Berechnung und Vorhersage zukünftiger Zustände und zur Betriebsoptimierung verwendet werden.

Die fortlaufende Analyse von Daten aus der Gesamtanlage mit ihren Prozessen führt zu einer neuen Dimension an Transparenz, mit der sich die Verfügbarkeit deutlich steigern sowie Wartung und Instandhaltung erheblich verbessern lassen. Ergänzend zum klassischen technischen Support oder Vor-Ort-Einsatz von Technikern, ermöglichen sichere Remote Services und der Einsatz leistungsstarker Industrie-Tablet-PCs mit in Echtzeit verfügbaren Daten auch völlig neue Inspektions- und Wartungsprozesse.

Zusammenfassung

Kunststoffe spielen eine große Rolle in der Wirtschaft und in unserem täglichen Leben. Die enorme Menge an produzierten Kunststoffen sowie ernsthafte Probleme im Hinblick auf deren Entsorgung erfordern jedoch innovative Recyclinglösungen. Chemisches Recycling kann mechanisches Recycling sinnvoll ergänzen – und gemeinsam bieten diese beiden Verfahren effektive Möglichkeiten im Sinne einer Kreislaufwirtschaft, um der Verschmutzung unserer Umwelt durch Plastik entgegenzuwirken. Sie können dazu beitragen, dass die Ressource Kunststoff weiter genutzt wird, anstatt sie auf Mülldeponien oder in Müllverbrennungsanlagen zu vernichten. Die von Plastic Energy entwickelte Technologie – ausgerüstet mit fortschrittlicher Automatisierungstechnik von Siemens – ist bereits in mehreren Anlagen weltweit implementiert.

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