PET-Flaschen werden zunehmend leichter und verändern ihr Sortierverhalten

23 March 2016

Jeder kennt sie aus dem täglichen Gebrauch: Plastikflaschen gefüllt mit unterschiedlichen z.T. kohlesäurehaltigen Getränken und Plastikschalen, in denen Obst, Gemüse und andere Lebensmittel verpackt werden. Beide bestehen im Wesentlichen aus PET. Um sie wertig, d.h. horizontal zu recyceln, ist es aber notwendig, die beiden Wertstofffraktionen aus dem Abfallstrom herauszuholen und möglichst sortenrein zu trennen.

Sowohl PET-Flaschen als auch PET-Schalen können als wertvoller Rohstoff rückgewonnen werden. Allerdings ist aufgrund unterschiedlicher chemischer Eigenschaften (wie z.B. Schmelzpunkt) des eingesetzten PET eine Trennung der Flaschen und Schalen beim Aufbereitungsprozess erforderlich. Um das PET der Flaschen hochwertig recyceln zu können, muss eine hohe Reinheit des PET-Flaschen Produktes erreicht werden. Diese Forderung kommt inzwischen auch massiv aus der Recyclingbranche.

Casper van den Dungen, Plastics Recyclers Europe PET Chairman, sagt: “PET-Schalen und PET-Flaschen sind zwei ganz unterschiedliche Produktarten, die nicht in derselben Recyclinglinie verarbeitet werden können. Ihr Design und chemische Zusammensetzung sind nicht identisch und können Qualitätsprobleme für die PET Recycler hervorrufen” [1]. Auf dem Kunststoffmarkt werden vor allem PET- Fraktionen der Qualitäten 90/10 und besser mit hohem Preis gehandelt.

Unter diesen Randbedingungen und mit einem konkreten Projekt im Hintergrund begann STEINERT Elektromagnetbau GmbH mit Sitz in Köln/ Deutschland, innerhalb der STEINERT Gruppe, an der Lösung für diese Herausforderung zu arbeiten. Als Spezialist auf dem Gebiet der Magnet-Separation und Sensorsortierung mit über 125-jähriger Erfahrung konnte man auf die eigene NIR-Sortiermaschine UniSort PR mit Hyper Spectral Imaging (HSI) Technologie  zurückgreifen.

Bisher wurden zur Trennung von Flaschen und Schalen unter anderem Windsichter verwendet, die nach Form und Gewicht der Materialien sowie unterschiedlichen Flugverhalten sortieren. Zunehmend wird allerdings für die Herstellung von PET- Flaschen weniger Kunststoff eingesetzt, so dass die Flaschen dünner und leichter sind. Dies wirkt sich nachteilig auf die Trennung per Windsichter aus. Mit der HSI-Technologie hingegen, erzielt man eine solche Sortierung. Die Innovation besteht in  der hochauflösenden Kameratechnologie (HSI) und der softwareseitigen Differenzierung unterschiedlicher PET-Verpackungen/Kunststoffe.

„Wir orientieren uns an den Veränderungen des Marktes. Seit PET-Flaschen immer dünnwandiger werden und sich im Windsichter wie PET-Schalen verhalten, verschlechtert sich die Qualität des PET- Flaschen-Produkts. Hier haben wir mit der Entwicklung angesetzt. Mit unserer Hyper Spectral Imaging Technologie haben wir eine Lösung zur Trennung von PET-Flaschen und PET-Schalen gemeinsam mit unserem Kunden erarbeitet. Mit dieser Lösung ist unsere Kunde nun in der Lage, eine hochwertige, marktfähige Qualität zu erzeugen und gleichzeitig die Wirtschaftlichkeit des Prozesses zu erhöhen“, resümiert Patrick Lindweiler, Business Development Manager STEINERT.

Wie erfolgt die Trennung? Zur Unterscheidung der verschiedenen Kunststoffarten werden Spektren im NIR-Bereich aufgenommen und analysiert. Um die Auflösung und somit die Sortiergenauigkeit zu erhöhen, setzt STEINERT die HSI-Technologie ein. Bei der Hyper Spektral Imaging Technologie wird auf mechanisch bewegte Bauteile verzichtet und die gesamte Förderbandbreite mit einer hochauflösenden Zeilenkamera kontinuierlich abgescannt. Im Ergebnis erhält man ein ortsabhängiges hochaufgelöstes NIR- Spektrum der gescannten Kunststoffe, was eine sehr detaillierte Analyse der Materialeigenschaften ermöglicht. Mit dieser Technologie werden mehr als 27 Mio. Daten des gescannten Materials pro Sekunde ausgewertet. Die Sensorbrücke an sich besteht aus dem Kernstück der Sensoreinheit, die über dem Beschleunigungsband angeordnet ist. Die Seitenteile, die auch die Sensoreinheit tragen, enthalten die Klimatisierung sowie die gesamte Steuerung der Sortiermaschine als auch das Bedienpanel. Die Steuerung veranlasst ebenfalls die Druckluftstöße an der Ventilleiste, die das Aufgabegut in zwei verschiedene Produkte trennt. Durch die Aufnahme hochauflösender NIR-Spektren ist es möglich, PET-Flaschen von PET-Schalen anhand von geringsten Abweichungen in den Spektren zu unterscheiden. Simon Jansen, Anwendungsspezialist STEINERT, erklärt: “Die Kamera nimmt Absorption und Reflexion von Nah-Infrarot Strahlung wahr. Je nach Molekülanordnung und Gruppierung werden, bedingt durch die Eigenschwingung der Moleküle, bestimmte Frequenzen bzw. Wellenlängenbereiche stärker absorbiert und andere stärker reflektiert. Mit unserer HSI-Technik sind wir in der Lage, auf diese Weise PET-Flaschen von PET-Schalen zu trennen. In unserem Test Center in Köln haben wir die Versuche durchgeführt. Durch die Anpassung der softwaregestützten Auswertung ist die Technologie in der Lage, spektrale Differenzen von marginalen Material-Unterschieden wahrzunehmen.” Resultierend aus den neuen Anforderungen und im Ergebnis der neuen technischen Lösungen, erhielt die STEINERT Elektromagnetbau GmbH vom niederländischen Recycler SUEZ Recycling and Recovery (vorher SITA) den Auftrag für die NIR- Sortiermaschine mit HSI-Technologie zur Sortierung von PET-Flaschen und PET-Schalen. Das Werk SUEZ Recycling and Recovery Netherlands in Rotterdam hat bereits 2011 die Linie 1 in Betrieb genommen. Dort werden Folien, PET, PP, Eisen, Aluminium, Getränkekartonagen und eine gemischte Fraktion separiert.

Aufgrund eines erhöhten Abfallaufkommens wurde 2015 die Linie  2  gebaut  und  im  August 2015 in Betrieb genommen. Um die Sortierqualität für die PET-haltigen Materialien zu erhöhen, wird das gesamte PET-Produkt beider über die UniSort PR mit HSI-Technologie geführt, um dort die PET- Flaschen von den PET-Schalen zu trennen.

Interview mit Thierry Vanovermeire, Project Manager SUEZ Recycling and Recovery, um mehr über die Inbetriebnahme der neuen Linie, die Erweiterung des Sortierkonzeptes um die PET-Flaschen und PET-Schalen Sortierung sowie die Vorteile der UniSort PR zu erfahren.

Weshalb wurde der Bau einer zweiten Linie notwendig?

Thierry Vanovermeire: SUEZ konnte zwei der größten Aufträge in der Geschichte der Plastiksortierung in den Niederlanden gewinnen. Insgesamt werden hier seit Januar 2015 mehr als 100 000 t Plastikverpackung pro Jahr  sortiert. Der Durchsatz soll am Ende 350 t/Tag betragen. 6 bis 7 % davon sind PET-Flaschen. Das Aufgabeverhältnis Flaschen zu Schalen ist 60 % zu 40 %.

Warum haben Sie sich für HSI Technologie aus dem Hause STEINERT entschieden?

Thierry Vanovermeire: Wir haben über die letzten 4 Jahre schon Erfahrungen mit der Line 1, die Sortierung dort geht über einen Windsichter, um Flaschen und Schalen zu trennen. Der Windsichter brachte eine Leistung von 75 % im Trennergebnis, d.h. die Flaschenfraktion hatte eine Reinheit von 75 %, aber wir wollten gern eine Fraktion mit 90 % Reinheit erreichen. So haben wir uns nach einer anderen, neuen Technik umgeschaut, mit der wir eine bessere Trennung erreichen können. Zum einen liefen Versuche, mit Hilfe der Windsichter eine bessere Trennung zu erreichen, zum anderen haben wir einige Tests mit der HSI- Technik gemeinsam mit STEINERT im Test Center in Köln durchgeführt. Die Resultate bezüglich der HSI-Sortierung waren vielversprechend, deshalb entschieden wir uns am Ende für diese Lösung.

Weshalb war es notwendig, die Sortierung und vor allem die Trennung von PET Flaschen und Schalen zu verbessern?

Thierry Vanovermeire: Die Recycler wollen möglichst reine Fraktionen.

Bevor die Materialien in die HSI-Sortierung gehen, werden Folien, PE, PET, PP, Aluminium, Eisen, Getränkekartonagen und eine gemischte Fraktion aussortiert. PET wird als Mix aus Flaschen und Schalen mit einer ersten NIR-Detektion aussortiert, allerdings kann dieses System nicht zwischen Flaschen und Schalen unterscheiden. Diese Fraktion geht heute anstelle des Windsichers zum UniSort PR Sortiersystem, das die PET-Flaschen und die PET- Schalen voneinander trennt.

Letztendlich wollen wir besser recyceln. Wenn das PET aufgrund hoher Reinheit von PET-Flaschen und PET-Schalen besser genutzt werden kann, dann möchten wir diesen Weg gehen. Wir haben den Anspruch, mit höchster Qualität zu recyceln.

Referenz:

[1] Plastics Recyclers Europe, http://www.plasticsrecyclers.eu