Ein gutes Beispiel haben wir fast täglich in der Hand. Getränkeflaschen aus Polyethylenterephthalat, kurz PET. Sie sind ausgezeichnet recyclebar und stehen exemplarisch für die sinnvolle Wiederverwertung von Kunststoffverpackungen. Zugleich zeigen sie aber, warum das nicht ausreicht, um gutes Sekundärmaterial zu erhalten.
Hohe Recyclingfähigkeit ist selbstverständlich ein wesentlicher Baustein, um einen Rohstoffkreislauf in Gang zu bringen und zu halten. Worauf es noch ankommt? Hier sind die Faktoren, die über die Qualität von Rezyklaten entscheiden.
Sortenreinheit: Wenn Kunststoff werkstoffliches Recycling von Verpackung erschwert
Je sortenreiner das Ausgangsmaterial ist, desto besser wird die Qualität des Rezyklats. Fremdkunststoffe können das Sekundärmaterial im Ernstfall sogar unbrauchbar machen. PET-Flaschen liefern hier ein gutes Beispiel: Die Verschlüsse zum Beispiel bestehen oft aus anderen Materialien wie PE oder PP, die sich beim Recycling nicht in gleicher Weise verarbeiten lassen. Darauf hat sich die Recycling-Branche aber eingestellt, sodass die Deckel kein wirkliches Problem mehr darstellen.
Von den Verbraucher:innen kann nicht erwartet werden, die Kunststoffarten im Abfall sortenrein voneinander zu trennen. Auch nicht von jenen, die ihren Beitrag zum Kreislauf der Wertstoffe besonders ernst nehmen. Und damit liegt der Ball bei den Sortier- und Recyclingunternehmen. Manuelle Vorsortierung ist hier zwar sinnvoll, aber auch fehleranfällig und sehr personalintensiv. In Deutschland und Sortieranlagen, die auf dem neuesten Stand sind, läuft das automatisch z.B. durch NIR (NahInfraRot)-Scanning, also die Reflexion von Licht-Prisma durch die Materialien der Verpackungen. Selbst in diesen Anlagen gibt es aber noch eine manuelle Nachsortierung quasi auf die letzten Meter.
Oft ist es daher ein Mix aus technologischen Verfahren, der für sortenreine Wiederverwendung sorgen soll. Die o.g. Infrarotspektroskopie zum Beispiel, Fluoreszierende Pigmente in den Kunststoffen stellen eine weitere Methode dar oder auch die Codierung der Verpackungen oder Sortierung durch KI und Bilderkennung. Eine Dichtetrennung im Recyclingprozess selektiert dann später die Fremdstoffe noch weitestgehend aus vorsortierten Ballen aus. Doch sie alle haben ihre spezifischen Grenzen. Auf der Suche nach höherer Treffsicherheit kommen immer wieder neue Ideen ins Spiel. Man begab sich also auf die Suche nach dem Heiligen Gral der Verpackungsidentifikation?
Der Heilige Gral 2.0
Seit 2016 sucht eine Initiative mit dem ambitionierten Namen „Holy Grail“ nach Verbesserungsmöglichkeiten. Als besonders verfolgenswert identifizierte sie digitale Wasserzeichen, und diesem Thema widmet sich nun „Holy Grail 2.0“: Getragen vom europäischen Markenverband AIM und unterstützt von einer beachtlichen Zahl von Unternehmen und Organisationen, verfolgt HG2.0 die Idee, für den Menschen unsichtbare Codes auf die Verpackung zu drucken, die wie ein digitales Wasserzeichen funktionieren. Spezielle Kameras in der Abfallverwertungsanlage könnten diese Information auslesen und die Fraktionen dementsprechend sortieren.
KI steuert die Qualität
Ein weiterer Erfolg versprechender Ansatz ist Machine Learning. Die Kapazität der Algorithmen, in kurzer Zeit große Datenmengen zu verarbeiten, wird seit 2023 in „Site Zero“ genutzt, einer Kunststoffrecycling-Anlage in Schweden. Die Kombination modernster Sensorik und Künstlicher Intelligenz lässt die Anlage pro Jahr bis zu 200.000 Tonnen Verpackungsabfall aufbereiten und verarbeiten. Laut den Betreibern können so bis zu 95 Prozent der Abfälle recycelbar sortiert werden. Der Rest wird dem chemischen Recycling oder der Energierückgewinnung mit Kohlenstoffabscheidung und -speicherung zugeführt.
“Fragt man die Sortierer und Recycler, wird viel diskutiert, welche Chancen diese neuen Technologien haben. Einerseits sind die neuen Technologien besonders darauf ausgerichtet, bessere Sortierungen vorzunehmen, die im Wesentlichen im Mechanischen Recycling landen. Hier wird gern argumentiert, dass der Mehrnutzen eher gering ist und die Technologie des Mechanischen Recyclings schon hervorragende Ergebnisse liefert. Darum rentiere sich die hohe Investition in die letzten Prozente von Materialsortierung nicht. Oder es entstehen Kosten bei den Herstellern, wenn sie Codes auf Packungen aufbringen müssen oder die KI mit neuen Designs füttern müssen, um diese auch richtig zu sortieren“, so Pacoon-Geschäftsführer Peter Désilets.
Verunreinigungen vs. nachhaltiges Recycling
Es sind nicht nur Fremdkunststoffe und die Reste des ursprünglichen Inhalts: Vieles kann die Ausgangsmaterialien verunreinigen. Kontamination durch Schmutz, Fremdkörper (vor allem Metallteilchen, die auch vom Shredder selbst stammen können) oder Etikettenkleber haben unmittelbaren Einfluss auf die Rezyklatqualität. Besonders „wirkungsvoll“ ist in diesem Zusammenhang Silikon. Eine spezielle Art von Verunreinigung können auch Farben hervorrufen. Die üblichen Nitrocellulose-Farben vergasen in den Extrudern der Recycler. Dadurch entsteht nicht nur ein unschönes Grau, sondern auch ein Geruch, der dem Rezyklat nun anhaftet. Zwar gibt es andere Farbtechnologien wie etwa PU-Farben auf dem Markt, die die Hitze überstehen und transparente Rezyklate erzeugen, aber die Anwendung ist anders und eine Veredelung auf der Außenseite dadurch beeinträchtigt oder gar nicht gegeben. “Aber es gibt auch neue Ansätze, wie man NC-Farben nutzen und bessere Rezyklate erhalten kann, genau das zeigen wir auch auf der FACHPACK 2025 in unserer SOLPACK 6.0 Konferenz in Halle 3”, so Désilets.
Verbreitet ist etwa der Einsatz der Nahinfrarotspektroskopie NIR, die zerstörungsfrei und sehr schnell sowohl Kunststoff-Arten als auch deren Farbe identifiziert. Bei schwarzen oder dunklen Kunststoffen ist allerdings Schluss: NIR kann sie nicht oder nicht ausreichend erkennen, was zu Verlusten und geringerer Qualität der Sekundärrohstoffe und damit der recycelten Produkte führen kann.
Es gibt also viele Quellen, wie die Verunreinigung der Kunststoffabfälle zu einer geringeren Materialqualität bei Rezyklaten führen kann. Pacoon forscht schon länger daran, so Peter Désilets: “Im Rahmen des Förderprojektes KIOptiPack, bei dem wir auch Partner sind, wird daher versucht, über bessere Sortierungen die Rezyklatqualität zu verbessern. Dadurch konnten auch schon bessere Folien hergestellt werden, die wenig ‘Stippen’ enthalten und dadurch auch Folienabrisse oder Qualitätsmängel minimieren konnten. Denn man muss wissen, dass in jedem Ballen sortierter HDPE und PP-Ware auch immer Fremdstoffe enthalten sind, die durchaus 10-12 % ausmachen können. Shit in, shit out heißt hier das Schlagwort, je besser der Input, desto besser der Output.”
Peter Désilets schränkt aber ein: “Selbst LDPE-Folien sind zwar gut sortierbar und häufig auch wenig bis gar nicht bedruckt – in der Regel werden gern die großen Folienbeutel von Textilien, Elektrogeräten oder sonstigen Beuteln sortiert – aber diese Folienrezyklate haben keinen besonders hohen Rezyklatwert und werden gern auch bei anderen Kunststoffprodukten beigemischt. Bei manchen Rezyklaten müssen die Recycler sogar noch Geld bezahlen, um sie loszuwerden. Vielleicht steht da die Quotenerfüllung im Vordergrund.”
Gutes Design für hochwertiges Recyceln
Verpackungen aus Materialien mit hoher Recyclingfähigkeit wird oft ein massiver Stein in den Weg gelegt: das Verpackungsdesign. Eigentlich erstaunlich angesichts des Wissens, das darüber längst in der Welt ist.
Design for Recycling beginnt bei der Wahl der Materialien. Der reflexartige Ruf nach Monomaterialien ist angesichts der Einschränkungen leider oft verfrüht. Was nichts daran ändert, dass materiell homogene Verpackungen die Verarbeitung natürlich drastisch erleichtern können.
Ein Faktor, der vieles verbessern könnte, wäre der Verzicht auf gewisse Zusatzstoffe oder problematische Komponenten. Viele Weichmacher, Farbstoffe oder Stabilisatoren sind nicht nur gesundheitlich bedenklich, sondern beeinträchtigen auch die Sortierung bzw. verunreinigen das Rezyklat. Die Entwicklung unbedenklicher Substitution hingegen ist ein Thema der Industrie. So arbeitet etwa Fraunhofer CCPE gemeinsam mit einem deutschen Unternehmen an neuen Stabilisator-Systemen, die der Alterung und damit dem Qualitätsverlust von Polymeren entgegenwirken sollen.
“Bei manchen Anwendungen wie Spritzguss ist die Qualität daher meist weniger beeinträchtigt. Bei Folien sieht es hier schon ganz anders aus, da können Störstoffe hohe Produktionsprobleme wie Abrisse oder rauere Oberflächen hervorrufen. Das ist nicht erwünscht und daher tendiert die Verpackungsbranche lieber zu Virgin Material mit bekannten, gut handhabbaren Qualitäten”, so Désilets.
Downcycling: Irgendwann leidet die Qualität der Rezyklate
Und noch ein Faktor schränkt die Qualität des Rezyklats ein. Je häufiger Kunststoff rezykliert wird, desto mehr sinkt seine Qualität – Recycling und Downcycling liegen nahe beieinander. Erhitzen und Schmelzen führen dazu, dass die Polymerketten aufgebrochen und verkürzt werden, was sich auf Festigkeit, Elastizität und auch die optische Qualität des gewonnenen Rohstoffs auswirkt. Es gibt Recyclingverfahren, die diesem Effekt entgegenwirken, doch sie alle geraten irgendwann an ihre Grenzen.
“Denn neben dem Faktor, dass Kunststoffe recycelbar und wieder eingesetzt werden können, ist immer noch ein großes Fragezeichen, wie häufig und in welcher Qualität die rezyklierten Polymere überhaupt eingesetzt werden können? Und dann werden die rezyklierten Kunststoffe lieber für Nebenprodukte eingesetzt als für hochwertige, aber kurzlebige Verpackungslösungen, woher ca. die Hälfte Kunststoffe stammen”, so Désilets.
Am Ende des Tages spricht man gern von Downcycling, wenn nicht die gleich gute Qualität wie bei Verpackungen wieder erreicht wird. Der negative Beigeschmack des Begriffs ist aber nicht immer gerechtfertigt, so Désilets: “Interessanter ist der Aspekt, dass auch durch diese ‘schlechteren’ Rezyklatkunststoffe neues Virgin Material aus in der Regel fossilen Quellen eingespart wird.”
Für unsere Flaschen bedeutet das: Die Herstellung neuer Einheiten aus recyceltem PET (rPET) im Sinne eines Bottle-to-Bottle-Systems ist durchaus möglich und wird auch so lange wie möglich praktiziert. Bis zu zehn bis zwölf Mal soll das funktionieren. Doch irgendwann enden auch sie als neue Produkte: Sie werden als Fasern aus Polyester für Teppiche oder als Zaunpfähle wiederverwendet. Schlimmer ist es dagegen, wenn diese gut zu verwendenden PET-Rezyklate aus dem geschlossenen Flaschenstrom entzogen werden und in Textilien, Folien, anderen Verpackungen oder im Automobilsektor landen. Dort verweilen sie zwar teilweise über mehrere Jahre, aber es bedeutet, dass sich die PET-Flaschen neues Virgin Material beschaffen müssen. Oder neue Verpackungen aus rPET nicht mehr gut recycelt werden und dann in der Verbrennung landen für die Energie-Rückgewinnung. Die Kaskadennutzung wird also auch hier unterbrochen.
“Rezyklate sind also wie alle Aspekte des nachhaltigen Verpackungsdesigns immer individuell zu betrachten. Manche Ansätze wären gut umsetzbar, werden aber vom Markt konterkariert. Oder die Gesetzgebung verhindert es, wie zum Beispiel bei Mehrweg To Go-Behältern. Durch die separate Rückführung und Codierung wäre eine hochwertige Sortierung des meist PP-Materials möglich, der Wiedereinsatz des Rezyklats für neue Behälter wird aber gesetzlich erschwert”, kritisiert Désilets Regularien, die keinen erkennbaren nachhaltigen Sinn ergeben.
Die Branche fordert insgesamt eine separate Sammlung von hochwertigen - meist Rigid - Verpackungen, die vielfältige Einsatzmöglichkeiten bieten könnten. Dies wäre theoretisch mit einer Bepfandung sehr einfach möglich und die Erfolge sieht man bei PET-Flaschen. Aber das würde auch eine deutlich ausgeweitete Sammlung erfordern.
Warum dann nicht gleich Mehrweg statt mühsamer Recycling-Schleifen? Peter Désilets sagt: “Fraglich ist, ob dann nicht gleich ein Mehrweg-Ansatz vielversprechender ist, denn damit ließen sich mit wenigen Umläufen sehr viel Energie, CO2 und in der Regel auch Kosten einsparen. Wenn ich Geld investieren dürfte, würde ich das in Mehrwegsysteme investieren statt in eine bessere Sortierung von Einwegbehältern. Denn die Rückgabequoten sind mindestens genauso hoch wie bepfandetes Einweg, die Energie- und CO2-Bilanz auf Dauer deutlich besser als bepfandetes Einweg und die Ressourcenschonung mit dem Faktor 10 bis 30 schon vielfach bewiesen. Außerdem bietet Mehrweg noch viele Optimierungspotenziale während viele Einweglösungen schon sehr stark ausgereizt sind.”
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