Rohstoff -Ruckgewinnung aus gebrauchten Polypropylen-Stonfangern*

Gabi Thomas**

1 Entsorgungsprobleme fur Automobilkunststoffe

Der Einsatz von Kunststoffen im Automobilbau gerat aus entsor- gungstechnischen Griinden zunehmend unter Druck. Derzeit werden sie noch rnit diversen anderen Materialien (wie Reifen, Textilien, Glas, Gummi) als Deponiemull entsorgt. Momentan liegt der Anteil von Kunststoffen bei etwa 10% des PKW- Gewichts. Um den Anteil des Kunststoffabfalls zu reduzieren, wurden von Seiten der Rohstoffhersteller Untersuchungen im Hinblick auf die Recyclierbarkeit der Kunststoffe durchgefuhrt. Die Hoechst AG, FrankfurtIM .-Hochst , ubernahm im Rahmen eines VKE-Auftrags zusammen mit Fa. Adam Ope1 AG, Russelsheim, und der Metallgesellschaft AG, Frankfurthf., das Projekt Wiederverwer- tung von StoBfangern aus elastomermodifiziertem Polypropylen (PP-EM) .

Um Erfahrungen zu sammeln, wo welche Fremdelemente vorla- gen, und um aul3erdem die Zerkleinerungsmaschinen nicht zu beschadigen, wurden diese Fremdmaterialien vorerst manuell getrennt und dann das PP-EM-Teil vorzerkleinert . Mittlenveile stehen fur das Trennen und Zerkleinern geeignete Maschinen zur Verfiigung, die auch massive Aluminium- und Eisentragerteile gerauscharm zerkleinern konnen.

3 Feinmahlen und Aufbereiten von Starterbatterien

Die Metallgesellschaft verfiigt bereits uber umfangreiche Erfah- rungen und moderne Maschinenanlagen fur das Recycling von Starterbatterien. Da der Gesetzgeber das Shreddern von Schrott- fahrzeugen rnit Batterien verbietet, ist fur diese Anwendung das Ausbauen und Sammeln schon iiblich. Wie anspruchsvoll das Recyclen von Starterbatterien zu einem Regenerat mit hoher Reinheit ist, sol1 hier beschrieben werden, s. Abb. 2. Die Altbatterien werden zunachst in einem speziell

A1 t-Batterie 1

2 Sammeln, Demontieren, Vorzerkleinern

Zunachst war zu klaren, wie man an gebrauchte StoBfanger aus dem betreffenden Material herankommen sollte. Zur Zeit fallen auf den Schrottplatzen noch iiberwiegend Automobile rnit Metall- stoBstangen an. Fur Demontage und Sammlung von Kunststoff- stoBfangern und ahnlichen GroBteilen existieren noch keine handhabbaren Konzepte. Daher wurden vorerst nur PP-EM- StoBfanger von Unfallwagen aus Vertragswerkstatten untersucht und weiterverarbeitet. Nach vorlaufigen Schatzungen gelangen etwa 10 bis 20% der StoBfangerproduktion in den Ersatzteilbe- darf. Die SchrottstoBfanger der Reparaturwerkstatten miissen zur Zeit noch auf Deponien entsorgt werden. Bei der Sammelaktion wurden StoBfanger von fast allen Automo- bilmarken zusammengetragen, die PP-EM fur diese Anwendung einsetzen (Abb. 1). Je nach Modell waren die StoBfanger rnit Fremdelementen wie PVC-Zierleisten, Metalltrager und diverse Befestigungsteile ausgerustet. Von Untersuchungen an lackierten PP-StoBfangern wurde vorerst Abstand genommen, nicht zuletzt weil solche noch nicht in ausreichendem Umfang in den Repara- turwerkstatten vorlagen.

Abb. 1 SchrottstoBfanger.

* Vortrag auf dem Jahrestreffen der Verfahrens-Ingenieure, 3.

** Dip1.-Ing. G. Thomas, Hoechst AG, 6230 Frankfurt/M.- bis 5. Okt. 1990 in Stuttgart.

Hochst.

+ H20 + Na2C03 I!-----

IPP (92 %) I

lassieren

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etallseparator w l o r s ieben I

Recyclat (PP-Compound) I

L I

Pneumatiksichter

t

Gleichstromtrockner

t Wirbelsieb

1 Turbulenzwasche

Unterwasservermahlung + i auf 6 mm max.

Abb. 2. Verfahrensablauf des Recyclings von Altbatterien

ausgelegten Brecher unter einer definierten Schneidbeanspru- chung zerlegt . Die hierbei freiwerdende Saure wird aufgefangen und einer Aufbereitung zugefiihrt. Nach dem Brechen gelangt der Schrott in eine NaBsiebtromme1,wo unter Zugabe von ProzeBwasser und Natriumcarbonat die pasto- sen Anteile des Stoffgemisches abgetrennt werden. tm nachsten Verfahrensschritt werden die Feststoffe mittels eines hydrodynamischen Separators in die Fraktionen Gittermetall, HartgummiPVC und Polypropylen getrennt. Die erreichbaren Reinheitsgrade liegen bei ca. 92%. Eine Erhohung des Reinheits- grades der Polypropylen-Fraktion auf ca. 97% wird im weiteren Verfahrensablauf durch das Hintereinanderschalten der Schritte Zerkleinern, Klassieren und Waschen erreicht. Die Zerkleinerung

Chem.-1ng.-Tech. 63 (1991) Nr. 3, S. 243-245 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1991 0o09-286XI91/0303-0243 $ 03.50 + ,2510

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des Aufgabegutes auf eine KorngroBe max. 40 mm erfolgt im NaBmahlverfahren unter Zugabe von ProzeBwasser. Die Separie- rung der durch diese Behandlung freigewordenen Sinkstoffe erfolgt anschlieBend mittels Spiralklassierer und Waschtrommel. Die Vorreinigung der Polypropylen-Fraktion, die durch eine Silierung ihren Abschlufi findet, erfolgt vollautomatisch. Die beschriebenen Reinheitsgrade konnen nur erreicht werden, wenn als Flotationsmittel ausschlieBlich sauberes Wasser verwendet wird. Abwasser entsteht nicht, da es sich um einen geschlossenen Kreislauf mit integrierter Klarstrecke handelt. Die vorgereinigte Polypropylen-Fraktion wird in einer weiterenverfahrensstufe nach Durchlaufen eines Metallabschneiders und einer Vorsiebstrecke einem weiteren NaBzerkleinerungsvorgang unterzogen. Im Rahmen dieses Verfahrensschrittes erfolgt eine intensive Reinigung durch die ,,Unter-Wasser-Vermahlung" des Aufgabegu- tes. Das zu einer KorngroBe von max. 6 mm feinvermahlene Gut gelangt uber eine Forderschnecke dosiert und vorentwassert in einen Waschtrog. Dort wird das Wasser/Polypropylen-Gemisch in der fur den Wascheffekt erforderlichen Turbulenz durchgefiihrt. Der geloste Schmutz sinkt ab. Das gereinigte Polypropylen-Mahlgut gelangt uber eine Trog- schnecke zur mechanischen Vortrocknung in ein Wirbelsieb. Im AnschluB an diese Vorentwasserung durchlauft das Gut einen Gleichstromtrockner, wo unter Ausnutzen von Differenzgeschwin- digkeit, Temperaturdifferenz und Venveilzeit der notwendige Trocknungsgrad erreicht wird. Um den Energie-Einsatz bei der Trocknung zu reduzieren, ist ein Warmeaustauscher vorgesehen, mit dem warme Abluft aus ande- ren Anlagenteilen zur Vorheizung verwendet werden kann, so daB lediglich die fur die Temperaturerhohung auf 80 "C erforderliche Zusatzwarme elektrisch erzeugt werden mufi. Fur den Fall, daB zeitweise keine Abwarme zur Verfugung steht, ist die Heizbatterie ausreichend grol3 ausgelegt . Nachdem im Anschlufi an den TrockenprozeB in einer pneumati- schen Sichteranlage storende Feinanteile entfernt wurden, erfolgt als vorlaufig letzter Aufbereitungsschritt die Silolagerung des Mahlgutes [l]. Der hierbei erreichte Reinheitsgrad liegt bei 99,5%. Dieses Mahlgut wird bei Tochterunternehmen der Metallgesell- schaft AG zu gutegesicherten Blends und Compounds verarbeitet und von einem festen Abnehmerkreis fur gezielte Anwendungen eingesetzt. Gegebenenfalls wird das Recyclat entsprechend der geplanten Anwendung modifiziert. Um z.B. die Schlagzahigkeit des PP zu verbessern, wird beim Compoundieren Kautschuk hinzugefugt. Dieser Effekt kann auch durch das Einarbeiten von Recyclat aus bereits elastomermodifiziertem Stofifangermaterial erreicht wer- den.

4 Prufung gebrauchter StoBfanger aus elastomermodifiziertem PP

Das StoBfangermaterial ist nicht solch starken Verunreinigungen ausgesetzt wie das Batteriekastenmaterial. Dadurch vereinfachte sich die Zerkleinerung und Reinigung erheblich. Die irn GroBversuch von Fremdmaterialien getrennten StoBfanger wurden in einem Shredder vorzerkleinert. Man erhielt etwa handtellergrofie Bruchstucke (Abb. 3), die dann der hier beschrie- benen Aufbereitungsstufe ,,Unter-Wasser-Vermahlung" zugefiihrt wurden (Abb. 2). Hierbei entstand ein sauberes Feinmahlgut (Abb. 3). Da es sich um Stofifanger verschiedener Kfz-Modelle handelte, wurde das Feinmahlgut intensiv gemischt und anschlieBend auf einem Zweischnecken-Kneter nochmals homogenisiert (Abb. 2). Der alteste StoBfanger, der bei der vorher envahnten Sammelak- tion anfiel, stammte von einem Model1 aus dem Jahr 1978 und wurde daher gesondert zerkleinert und untersucht. Die Eigen-

Abb. 3. gut-Compound.

schaften dieses Recyclats wurden mit denen der Neuware vergli- chen. In diesem speziellen Fall waren die Kerbschlagzahigkeit des iiber 10 Jahre alten Stoafangers abgesunken und der Schmelzindex des Materials erhoht. Modul und Harte stiegen entsprechend an. Auch an dem Recyclat aus verschiedenen StoBfangern wurden Messungen vorgenommen. Die Werte sind in etwa mit denen von handelsiiblichen Blends vergleichbar. Durch die verschiedenen Farben der StoBfanger erhielt man einen matten dunkelgrauen Farbton. Aus den Erfahrungen der Zusammenarbeit der Hoechst AG mit der Metallgesellschaft AG beim Recylieren von Kfz-Starterbatte- rien wuBte man, daB durch cine geeignete Nachstabilisierung ein Abfall der mechanischen Eigenschaften und der Langzeitstabilitat verhindert werden kann [ 11.

Zerkleinerungs- und Aufbereitungsstufen Chips, Mahl-

5 Realisierung einer technischen Zweitanwendung im Automobilbau

Fa. Adam Ope1 AG engagierte sich im Rahmen dieses GroBver- suches bei der Realisierung von Kunststoff-Recyclingprojekten im Automobilbau. Sie traf die Auswahl der geeigneten Anwendungen fur das erhaltene Recyclat und fuhrte Praxistests durch. Ziel der Projekte war es zu zeigen, daB PP-Recyclat aus Kfz-Teilen wieder im Kfz-Bereich eingesetzt werden kann. Fur EM-PP-Recyclate waren zunachst technische Anwendungen wie Radhaus-Auskleidungen, Luftfuhrungsteile, Lautsprecherab- deckungen und Kofferraumauskleidungen geplant . Zuerst wurde der Einsatz von Recyclingmaterial bei Radhaus- Auskleidungen untersucht (Abb. 4), da bei dieser Anwendung hohe Schlagzahigkeit und weniger Oberflachenqualitat gefordert werden.

Abb. 4. Radhausauskleidung aus PP-EM-Recyclat.

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Um die Spezifikation fur diese Anwendung zu erfullen,wurde eine Mischung von 85% Battenekasten- rnit 15% StoBfanger-Recyclat zusammen rnit der Nachstabilisierung compoundiert. Die gewahl- te Mischung war nach Labortests auf Anhieb fur das angestrebte Fertigteil - Radhaus-Auskleidung - geeignet. Bei der Fa. Devalit-Plastik van Deest GmbH & Co. KG wurden die Verarbeitungsversuche fur die Radhausauskleidung durchgefuhrt . Das Recyclingmaterial war ohne Probleme auf der SpritzgieBma- schine zu verarbeiten. Es waren keine Beeintrachtigungen der optischen Eigenschaften feststellbar. Die Ope1 AG fuhrte Fertigteilprufungen entsprechend der betref- fenden Spezifikation durch, die von den Recyclat-Teilen ohne Beanstandung erfiillt wurden. Einbau- und Fahrversuche verliefen ebenfalls positiv. so daB der Einsatz von Recycling-Material fur Radhaus- Auskleidungen neuer Kfz-Generationen angestrebt wer- den kann. Mittlerweilc werden Radhaus-Auskleidungen aus Recycling-Mate- rial von der Fa. Riesselmann, Lohne, fiir denTyp Opel Calibra in Serie hergestellt. Es sind auch andere Automobilanwendungen rnit Mischungen aus Stofifanger-Recyclat in Prufung. Die bisherigen Ergebnisse zeigen positive Tendenzen. Aufgrund dieser Erfahrun- gen wird bei der Opel AG ein Logistik-Konzept zum Einsammeln von StoBfangern bei den Vertragswerkstatten erstellt. Diese StoR- fanger sollen qualifizierten Recycling-Unternehmen ubergeben werden, die in der Lage sind, das gebrauchte Material entspre- chend der jeweils geforderten Spezifikation aufzubereiten und als Recyclat gleichbleibender Qualitat anverarbeiter fur die Automo- bil-lndustrie zu liefern.

Auch die Hoechst AG ist z. Z . dabei, entsprechende Compoundier- anlagen zu erstellen, um den in Zukunft stark steigenden Anfall von PP-Mahlgut aus Anwendungen der Automobil- und Elektro- gerate-Industrie wieder zu hochwertigen Produkten aufarbeiten zu konnen. Die Firmen BASF, Bayer und Hoechst haben im Mai 1990 eine Entwicklungsgesellschaft fur die Wiederverwertung von Kunst- stoffen mbH (EWK) gegrundet und werden sich in Zukunft vermehrt um die Realisierung der Stoffriickfuhrung kiimmern. Am Beispiel dieses Projektes wird gezeigt, wie die Entsorgung von Kfz-Teilen aus Kunststoff in Zusammenarbeit von Kunststoff- Herstellern, Recycling-Unternehmen, Verarbeitern und Automo- bilherstellern durch stoffliche Wiederverwertung gelost werden kann. Mit weiteren Anwendungsbeispielen wird in Zukunft zu rechnen sein.

Eingegangen am 27. August 1990 [K 11961

Literatur

[l] Pfuhler, G.; Pfafl, R.: Mechanische und c.-emische Aufberei- tung von PP-Abfall zu einem qualifizierten Werkstoff, in: Recycling von Kunststoffen, EF-Verlag fur Energie- und Umwelttechnik GmbH, Berlin 1987.

[2] Pfuhler, G.; Pfufl, R.: Vortrag ,,Recycling von Kunststoffen" anlal3lich des 5. Internationalen Recycling-Kongresses, Berlin 1987.

Schwefelgewinnung aus S02/S03-haltigen Abgasen nach dem Sulfocarbon-Verfahren

Peter Cornel und Harald Menig*

Die Rauchgasentschwefelung erfolgt derzeit zu uber 90% durch Waschverfahren mit KalklKalkstein-Suspensionen als Adsorbens und Gips als Endprodukt [l]. Auch die trockenen oder quasi trockenenverfahren arbeiten auf Kalkbasis. Da ihre Endprodukte rnit steigendem Aufwand zu entsorgen sind, wachst das Interesse an regenerativen Entschwefelungstechniken rnit marktfahigen Reaktionsprodukten, wie Elementarschwefel, Schwefelsaure oder Flussig-SO2. Beispiele fur solche Losungskonzepte rnit grolltech- nischer Erfahrung sind das Wellman-Lord-, das BF-Uhde- und das Solinox-Verfahren. Als gemeinsames Merkmal erzeugen sie ein S02-Reichgas. das zu einem der obigen Produkte aufgearbeitet wird. Beim Sulfocarhon-Verfahren gelingt es, den im SO2 und SO3 enthaltenen Schwefel unmittelbar und quantitativ als flussiges Produkt rnit hoher Reinheit zu gewinnen. DasVerfahren wurde in einer Technikumsanlage mit 400 mi/h Gasdurchsatz im Dauer- betrieb uber 1300 h getestet und optimiert. Demnachst erfolgt die Erprobung am Kraftwerk.

1 Verfahrensbeschreibung

Die Anlage besteht im wesentlichen aus einem Adsorptionsteil rnit Rauchgaskonditionierung und Wanderbett-Adsorber sowie einem

* Dr.-Ing. F? Cornel, Laboratorium fur Adsorptionstechnik GmbH, 6000 Frankfurm. 60, u. Prof. Dip1.-Ing. H. Menig, Fachhochschule Frankfurt am Main, Fachbereich Verfahrens- technik, Nibelungenplatz 1, 6000 Frankfurt/M.

Regenerierteil, der neben dem Wanderbett-Regenerator die zum Regeneriergaskreislauf gehorenden Warmeaustauscher, Abschei- der und Geblase umfaBt . Adsorptions- und Regenerierteil sind uber ein Transportsystem fur die Aktivkohle miteinander verbun- den. Die simultane Entstickung durch NO,-Adsorption an Alumi- niumoxid oder anderen Adsorbentien wurde wegen unbefriedigen- der Standzeiten in der Abscheideleistung nicht aus dem Labor- maBstab in die Technikumsversuche ubernommen. Das zu entschwefelnde Rauchgas wird nach der Entstaubung durch Befeuchtung rnit Temperaturabsenkung so konditioniert , daB es rnit 65 bis 95 "C und max. 50% relativer Feuchte in den Aktivkohle- Adsorber (Abb. 1) einstromt. Bei 2 sverweilzeit reagiert das SO2 durch die katalytische Wirkung der Aktivkohle nach einem bekannten Reaktionsmechanismus [2] nahezu vollstandig rnit Sauerstoff und Wasser zu Schwefelsaure. Durch die exotherme Reaktion steigt dieTemperaturje nach S02-Gehalt um 15 bis 35 "C, und das Reingas kann ohne Wiederaufheizung uber den Kamin ins Freie ausgestoBen werden. Die S02-Abscheidung richtet sich bei sonst konstanten Betriebs- bedingungen nach dem Ausnutzungsgrad der Adsorptionskapazi- tat fur die gebildete Schwefelsaure. Die Beladung 1aBt sich uber die Wandergeschwindigkeit der Aktivkohle regeln. Ihr Abzug erfolgt als gleichmaBiger Massen- fluB uber die gesamte Grundflache des Bettes mittels neuentwik- kelter stufenlos regelbarer Dosierschieber, die einen zerstorungs- freien Abzug der Aktivkohle in Anpassung an die Lastschwankun- gen ermoglichen. Bei Bedarf kann das Bett in mehrere vertikale Schichten unterteilt werden, um jeweils unterschiedliche Rutsch- geschwindigkeiten zu realisieren. Die aus dem Adsorber abgezo- gene beladene Aktivkohle wird mengenmal3ig erfaRt und durch ein Pendelbechenverk dem Regeneriersystem zugefuhrt . Kernstuck des unter geringem Uberdruck arbeitenden Regenerier- systems (Abb. 2) ist der ebenfalls als vertikales Wanderbett konzipierte Regenerator, in dessen vier Zonen (Trocknung,

Chem.-1ng.-Tech. 63 (1091) Nr. 3, S. 245-248 0 VCH Verlagsgesellschaft mbH, D-6940 Weinheim, 1991 0009-286)3/91/0303-0245 $ 03.50 + .25/0

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