Ziel ist es, Dachbahnen und Geokunststoffe auf Rezyklatbasis sowie bioabbaubare Geotextilien aus biobasierten Polymeren zu entwickeln. Dafür analysieren die beteiligten Institute die gesamte Wertschöpfungskette im Pilotmaßstab – von der Sortierung über verschiedene Recyclingverfahren bis zur Verarbeitung zu textilen Flächengebilden.
Der Markt für recycelte Kunststoffe wie Polypropylen (PP) und Polyethylenterephthalat (PET) weist weiterhin Entwicklungspotenzial auf. Insbesondere für hochwertige Anwendungen besteht ein Bedarf an Rezyklaten mit stabilen und reproduzierbaren Eigenschaften. Störstoffe und Materialinhomogenitäten erschweren bislang den Einsatz in anspruchsvollen Verarbeitungsprozessen. Das Projekt Zirk-Tex adressiert diese Herausforderungen mit dem Ziel, Rezyklate für textile Anwendungen nutzbar zu machen. Allein in Europa werden jährlich mehrere hundert Millionen Quadratmeter Dachunterdeckungen verlegt.
Parallel dazu befasst sich das Projekt mit biobasierten Polymeren. Für temporäre Anwendungen im Landschafts- und Infrastrukturbau werden Geotextilien benötigt, die während der Nutzung mechanisch stabil bleiben und sich anschließend kontrolliert abbauen. Im Fokus stehen dabei Polylactid (PLA) und Polybutylensuccinat (PBS).
Anforderungen an Rezyklate für Dachbahnen
Die Herstellung textiler Produkte wie Vliese oder Membranen stellt hohe Anforderungen an die Qualität der eingesetzten Rezyklate. Fadenbildungsprozesse erfordern ein homogenes, weitgehend verunreinigungsfreies Ausgangsmaterial, das während der Extrusion und Weiterverarbeitung prozessstabil bleibt. Bereits geringe Anteile von Fremdpolymeren oder Partikeln können zu Filamentabrissen führen und die Wirtschaftlichkeit der Produktion beeinträchtigen.
Abbildung der Wertschöpfungskette im Pilotmaßstab
Im Projekt wurde die vollständige Prozesskette für PP- und PET-basierte Dachbahnen im Pilotmaßstab abgebildet. Dazu gehörten die Analyse und Bewertung der Sortierung, mechanische, chemische und lösungsmittelbasierte Recyclingverfahren sowie die Aufbereitung der Rezyklate zu Granulaten und Compounds. Diese wurden additiviert und anschließend zu Vliesen, Folien oder Membranen weiterverarbeitet.
Für PET kamen zwei Recyclingrouten zum Einsatz: eine chemische Glykolyse mit anschließender Repolymerisation sowie ein lösungsmittelbasiertes Verfahren mit Aufreinigung. PP wurde ebenfalls lösungsmittelbasiert recycelt. Rückstände aus beiden Verfahren wurden mittels Pyrolyse weiterverwertet. Ergänzend erfolgten eine ökobilanzielle Bewertung (Life Cycle Assessment) sowie eine Stoffstromanalyse verfügbarer Kunststoffabfälle.
Recyclingverfahren für sortenreine Rezyklate
Durch das lösungsmittelbasierte Recycling konnten PP-Fraktionen weitgehend von Fremdpolymeren und Additiven getrennt werden. Der ursprünglich gemischte Abfallstrom enthielt nach der Aufbereitung nur noch geringe Anteile an Polyethylen. Die so gewonnenen PP-Rezyklate wiesen eine ausreichende thermische Stabilität für die Weiterverarbeitung auf und wurden zu Multifilamentgarnen versponnen.
Bei der chemischen Glykolyse von PET-Schalen mit relevanten Fremdstoffanteilen wurde das Polymer in seine Monomere zerlegt und anschließend zu PET repolymerisiert. Auch dieses Material ließ sich im Pilotmaßstab zu Multifilamentgarnen verarbeiten. Zusätzlich wurde gezeigt, dass sich dieselbe PET-Fraktion alternativ durch ein lösungsmittelbasiertes Recycling zurückgewinnen lässt. Aus beiden Polymeren konnten Fasern für Vliesstoffe hergestellt werden, aus PP zudem Membranen.
Die Pyrolyse der verbleibenden Rückstände lieferte gas- und ölreiche Produkte mit geringen Koksanteilen, die für eine weitere stoffliche oder energetische Nutzung geeignet sind.
Begleitende Analysen zeigen, dass grundsätzlich ausreichende Mengen an PP- und PET-Abfällen verfügbar sind. Für einen breiteren Zugriff sind jedoch angepasste Logistik- und Sortierstrukturen erforderlich. Die ökobilanzielle Bewertung weist für die im Projekt untersuchten Wertschöpfungsketten eine günstigere Klimabilanz im Vergleich zur Verwendung von Neukunststoffen aus.
Bioabbaubare Geotextilien aus PLA und PBS
Ein zweiter Schwerpunkt des Projekts lag auf der Entwicklung bioabbaubarer Geotextilien für zeitlich begrenzte Anwendungen von weniger als zehn Jahren. Untersucht wurde, wie sich Fasern aus PLA und PBS so einstellen lassen, dass sie während der Nutzung stabil bleiben und sich anschließend kontrolliert abbauen.
Dazu wurden Fasern verschiedener PLA- und PBS-Typen unter definierten Bedingungen in feuchter Erde gelagert und ihr Abbauverhalten analysiert. Durch eine gezielte Additivierung konnten Beginn, Dauer und Geschwindigkeit des Abbaus beeinflusst werden, ohne die Gebrauchseigenschaften bis zum Abbau wesentlich zu beeinträchtigen. Ergänzende Ökotoxizitätstests ergaben keine Hinweise auf nachteilige Umweltwirkungen.
Die Ergebnisse zeigen eine konkrete Entwicklungsperspektive für bioabbaubare Geotextilien aus biobasierten Polymeren, die für Anwendungen im Landschaftsbau, bei temporären Baustraßen oder zur Böschungssicherung geeignet sind. Eine Weiterentwicklung gemeinsam mit Industriepartnern ist vorgesehen.
