Experimental Development of Material Recovery and Recycling Processes to Enhance Recycling Rates along the Value Chain of Mixed Commercial Waste

Um die ambitionierten Recyclingziele der Europäischen Union zu erreichen, die Abhängigkeit von Rohstoffimporten zu verringern und die begrenzten Ressourcen unseres Planeten zu schonen, ist es entscheidend, das bislang ungenutzte Recyclingpotenzial in gemischten Abfallströmen zu erschließen. Derzeit werden aus gemischten Gewerbeabfällen lediglich Metalle separiert, was zu einer Recyclingquote von nur 3¿5 % führt. Ziel dieser Dissertation ist daher die Entwicklung und Umsetzung innovativer Ansätze zur deutlichen Steigerung dieser Quote. Da gemischte Gewerbeabfälle in Österreich überwiegend zu Ersatzbrennstoffen aufbereitet werden, wurde eine umfassende Materialcharakterisierung einer repräsentativen Probe durchgeführt. Dabei konnten Polyolefine, insbesondere Polypropylen (PP), als vielversprechendste Fraktion für das werkstoffliche Recycling identifiziert werden. Auf dieser Grundlage wurden drei Prozesskonzepte zur PP-Rückgewinnung entwickelt und experimentell validiert, die die Herstellung hochwertiger Granulate ermöglichten. Diese Granulate dienten zur Produktion der ersten marktfähigen PP-Produkte aus MCW. Ergänzend wurde geprüft, ob der Einsatz eines Ballistikseparators die Effizienz und Qualität der PP-Rückgewinnung steigern kann. Eine Parameterstudie und nachfolgende Versuche bestätigten, dass der Separator die Aufbereitung von PP-Vorkonzentraten signifikant verbessert. Die Rückgewinnung recyclingfähiger Fraktionen verändert jedoch die Zusammensetzung und den Heizwert der verbleibenden Ersatzbrennstoffe. Zur Bewertung dieser Auswirkungen wurde ein idealisiertes Modell einer Abfallaufbereitungsanlage entwickelt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass sich der Heizwert des Ersatzbrennstoffes bei idealer Kunststoffrückgewinnung deutlich verringert, ihre Nutzung in der Zementindustrie jedoch möglich bleibt. Da die Asche dieser Brennstoffe beim Co-Processing im Klinker verbleibt, erhöht sie zudem den Recyclinganteil im Zement. Zur Quantifizierung wurde eine allgemein anwendbare Methodik zur Bewertung des Recyclinganteiles in Zement entwickelt und an zwei österreichischen Zementwerken erprobt. Die Ergebnisse zeigen, dass rund 37 % der Zementzusammensetzung aus sekundären Quellen stammen, wovon etwa 1,2 % auf die Asche der eingesetzten Ersatzbrennstoffe entfallen. Mit diesem systemischen Ansatz leistet diese Dissertation einen wesentlichen Beitrag zur Transformation linearer Abfallströme in geschlossene Stoffkreisläufe und fördert den Übergang zu einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft.