Chemisches Recycling gewinnt als Ergänzung zum mechanischen Recycling zunehmend an Bedeutung. Vor allem gemischte oder verunreinigte Kunststoffabfälle lassen sich häufig nicht mehr hochwertig wiederverwerten. Pyrolyseverfahren eröffnen hier neue Möglichkeiten, indem sie Kunststoffabfälle wieder in wertvolle Rohstoffe für die chemische Industrie umwandeln. Damit solche Prozesse wirtschaftlich und reproduzierbar arbeiten, kommt der Prozessmesstechnik eine Schlüsselrolle zu. Wie sich eine stabile Prozessführung auch unter anspruchsvollen Bedingungen realisieren lässt, zeigt das Beispiel der Zusammenarbeit zwischen Enespa und Endress+Hauser.
Chemisches Recycling stellt hohe Anforderungen an den Prozess
Das Schweizer Unternehmen Enespa entwickelt und betreibt Anlagen für das chemische Recycling von Kunststoffabfällen. Im Mittelpunkt steht die Pyrolyse polyolefinhaltiger Materialien. Dabei entstehen aus bislang schwer verwertbaren Kunststoffabfällen hochwertige Pyrolyseöle, die anschließend wieder als Rohstoff für die Herstellung neuer Kunststoffe genutzt werden können. Auf diese Weise bleiben wertvolle Kohlenstoffverbindungen im Stoffkreislauf erhalten und fossile Rohstoffe lassen sich teilweise ersetzen.
Herausforderung: Zusammensetzung der eingesetzten Kunststoffabfälle variiert kontinuierlich
Die praktische Umsetzung stellt Anlagenbetreiber jedoch vor erhebliche Herausforderungen. Anders als bei standardisierten Rohstoffen variiert die Zusammensetzung der eingesetzten Kunststoffabfälle kontinuierlich. Unterschiedliche Polymere, Additive und Verunreinigungen beeinflussen Schmelzverhalten, Reaktionsabläufe und Zersetzungstemperaturen.
Gleichzeitig herrschen im Prozess Temperaturen von bis zu 400 Grad Celsius sowie wechselnde Druckverhältnisse und unterschiedliche Aggregatzustände. „Zusätzlich haben wir bei uns im Prozess teilweise extreme Prozessbedingungen“, sagt Julian Herrmann, Technical Director bei Enespa. Bereits geringe Abweichungen können die Qualität des erzeugten Pyrolyseöls beeinträchtigen oder ungeplante Anlagenstillstände verursachen. Da jeder Produktionsstopp aufwendige Reinigungs- und Wiederanfahrprozesse nach sich zieht, besitzt eine stabile Prozessführung eine hohe wirtschaftliche Bedeutung.
Präzise Messtechnik bildet die Grundlage für stabile Prozesse
Um sämtliche Prozessparameter kontinuierlich zu überwachen, setzt enespa auf verschiedene Messgeräte von Endress+Hauser. Erst das Zusammenspiel der einzelnen Messstellen ermöglicht eine zuverlässige Prozessüberwachung und eine stabile Prozessführung. Die Druckmessung übernimmt der Drucktransmitter „Cerabar PMP71B“. Er überwacht die Druckverhältnisse in Leitungen und Reaktoren auch bei starken Schwankungen und liefert die Grundlage für einen stabilen Anlagenbetrieb. Für die Temperaturüberwachung kommt das Thermometer „iTHERM TM131“ zum Einsatz. Da die Temperatur den Verlauf der Pyrolyse unmittelbar beeinflusst, sind präzise Messwerte selbst unter dauerhafter thermischer Belastung entscheidend für reproduzierbare Prozesse.
Die kontinuierliche Füllstandmessung übernimmt „Levelflex FMP51“, während „Liquiphant FTL51B“ definierte Grenzstände überwacht und damit die Betriebssicherheit erhöht. Ergänzt wird die Lösung durch den Durchflussmesser „Proline Prowirl F 200“, der die Materialströme innerhalb der Anlage erfasst und die Grundlage für eine präzise Prozessregelung schafft. Erst das Zusammenspiel aller Messstellen liefert ein vollständiges Bild des Prozesses. Dadurch kann enespa die Pyrolyse auch unter wechselnden Betriebsbedingungen stabil und reproduzierbar betreiben.
Echtzeitdaten ermöglichen einen hohen Automatisierungsgrad
Die eigentliche Stärke des Systems liegt nicht allein in der Erfassung einzelner Messwerte. Sämtliche Prozessdaten werden in Echtzeit verarbeitet und unmittelbar für die Anlagensteuerung genutzt. Dadurch entsteht ein kontinuierliches digitales Abbild des gesamten Pyrolyseprozesses. Abweichungen lassen sich frühzeitig erkennen und automatisch ausregeln, bevor sie sich auf Produktqualität oder Anlagenverfügbarkeit auswirken. Die Kombination aus Sensorik, kontinuierlicher Datenerfassung und automatisierter Prozessführung erhöht die Betriebssicherheit und reduziert gleichzeitig den manuellen Eingriff des Anlagenpersonals. „Die Messtechnik von Endress+Hauser hat es uns erlaubt, einen sehr hohen Automatisierungsgrad zu erreichen. Wir sind inzwischen an dem Punkt angekommen, dass die Anlage im Prinzip autark zu bedienen ist“, sagt Julian Herrmann.
Chemisches Recycling profitiert von effizienter Prozessführung
Eine präzise Prozessüberwachung wirkt sich unmittelbar auf Effizienz und Nachhaltigkeit aus. Stabile Prozessbedingungen vermeiden unnötige Energieverluste, reduzieren Ausschuss und verbessern die Ausbeute des Pyrolyseprozesses. Gleichzeitig steigt die Qualität des erzeugten Pyrolyseöls, das anschließend wieder als Ausgangsstoff für neue Kunststoffe genutzt werden kann.
Alexander Hermann, Portfolio Manager bei Endress+Hauser, sieht darin einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft: „Am Ende ist es auch immer ein Beitrag zur Nachhaltigkeit, dass alles, was wir konsumieren, effizienter hergestellt wird, um Ressourcen zu schonen. Enespa ist dafür das beste Beispiel, denn mit der Pyrolyse wird der Kreislauf wirklich geschlossen.“
Messtechnik wird zum Schlüssel für chemisches Recycling
Das Anwenderbeispiel zeigt, dass chemisches Recycling weit mehr erfordert als einen geeigneten Reaktor. Erst die kontinuierliche Erfassung von Druck, Temperatur, Füllstand und Durchfluss schafft die Voraussetzungen für einen wirtschaftlichen und reproduzierbaren Anlagenbetrieb. Gleichzeitig bildet die intelligente Nutzung der Prozessdaten die Grundlage für einen hohen Automatisierungsgrad und eine effiziente Prozessführung. Damit entwickelt sich moderne Messtechnik vom klassischen Überwachungsinstrument zu einem zentralen Baustein für das chemische Recycling. Sie trägt dazu bei, anspruchsvolle Pyrolyseprozesse stabil zu betreiben und schwer verwertbare Kunststoffabfälle wieder als wertvolle Rohstoffe in den Stoffkreislauf zurückzuführen.
