Projekt 34829/01

Recycling von Einwegfeuerzeugen

Projektdurchführung

Ostfalia Hochschule für angewandte Wissenschaften Hochschule für angewandte Wissenschaften Institut für Recycling Zentrum für Additive Fertigung
Robert-Koch-Platz 8 a
38440 Wolfsburg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Zielsetzung des Projektes ist, zu klären, ob und wie die in Einwegfeuerzeugen eingesetzten Materialien einschließlich des enthaltenen Restgases technisch und wirtschaftlich in die entsprechenden Materialkreisläufe zurückgeführt werden können.
Die Motivation besteht darin, dass einerseits durch unsachgemäße Entsorgung von Einwegfeuerzeugen das Austreten von Restmengen an ozonschädigendem Brenngas (Propan, Butan) und andererseits hochwertige Komponenten wie der Kunststoff, die verschiedenen Metalle für immer verloren sind. Zusammenfassend stellen Einwegfeuerzeuge eine weitaus größere Umweltbelastung dar als es den Anschein hat, da sie zum täglichen Gebrauch in großen Mengen konsumiert werden und oft eine sachgemäße Entsorgung der kleinen Alltagshelfer nicht durchgeführt wird.



Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt gliedert sich in mehrere Arbeitspakete und –schritte. Jeder Partner hat die Aufgabe die Arbeitspakete durchzuarbeiten und zu teilen. Zur Gewährleistung dieser Punkte finden regelmäßige Projekttreffen sowie Überprüfungen der erreichten Teilziele bzw. Meilensteine statt.

Die verfahrenstechnischen Aspekte des Recyclings werden überwiegend hochschulseitig bearbeitet. Zahlreiche Studierende der Ostfalia Hochschule haben sich jeweils über mehrere Monate mit ihren Forschungs-, Projekt- und Abschlussarbeiten am Erfolg des Projekts beteiligt. Dabei können die technischen Aspekte des Projekts genauso wie auch innovative Ideen zur Verwertung der Kunststofffraktionen erarbeitet werden.

Ausgehend vom automatisierten Zerkleinern der Feuerzeuge werden die entstehenden Materialfraktionen auf ihre Verwertbarkeit untersucht. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf dem Kunststoffanteil. Die Feuerzeuge bestehen etwa zu zwei Dritteln aus Kunststoffen. Dabei handelt es sich im Wesentlichen um den Tank bzw. auch Body genannt. Bis auf recht exotische Modelle bestehen diese Feuerzeugbodies aus Polyoxmethylen (POM) oder einem Styrolpoymeren (SAN). POM-Feuerzeuge werden nahezu ausschließlich von BIC® hergestellt und vermarktet. Die Feuerzeugimporte aus Fernost sind nahezu ausschließlich mit Gasbehältern aus SAN versehen. Eine Sortierung der (Kunststoff-)Fraktionen gelingt zum Beispiel mit Hilfe einer IR-Spektroskopie. Man erhält sortenreine und gut verwertbare Fraktionen.

Als erschwerend für das angestrebte werkstoffliche bzw. mechanische Recycling kann die Etikettierung bzw. jedwede andersartige Oberflächenbeschichtung angesehen werden. Da eine Wäsche bei einer Verwertung von „post-consumer“- Kunststoffmassenströmen gängige Praxis ist, kann diese Problematik beherrscht werden. Außerdem ist eine Schwimm-, Sinktrennung, die bei der Aufbereitung ergänzend oder alternativ zur optischen Sortierung eingesetzt wird, diese Aufgabe mit übernehmen. Hinweise für eine recyclinggerechte Gestaltung von Feuerzeugoberflächen können mit den Ergebnissen zu diesem Punkt des Projekts gegeben werden: Entweder es werden leicht trennbare „Sleeves“ eingesetzt oder die Materialien der Beschichtungen sind mit dem Bodymaterial chemisch verträglich.

Bei einer Umsetzung der im Labor erarbeiteten Ergebnisse in eine Pilotphase wird ein zunächst unterschätzter Aspekt, nämlich der Explosionsschutz von großer Bedeutung. Wird im Massenstromverfahren gearbeitet, wird ein Explosionsschutz der verwendeten mechanischen Aufbereitung unbedingt erforderlich. Hierzu liegen Vorschläge wie eine Containerlösung (vergleich zu dem Spraydosenrecycling) vor.

Eine innovative Idee zur Verwertung der SAN-Fraktionen ist die Herstellung eines Recyclingfilaments zum 3-D-Druck. Diese Idee wird konsequent weiterverfolgt, denn mit der Umsetzung dieser Verwertungsidee ist eine erhebliche Wertschöpfung des Feuerzeugrecyclings möglich.

In den allermeisten Fällen befindet sich noch Restgas in den zur Verwertung anstehenden Feuerzeugen. Aus diesem Grund erscheint eine vorsichtige Herangehensweise dringend geboten. Bei Projektbeginn war dies nicht absehbar und natürlich auch nicht absehbar, dass damit einhergehend immense Kosten für eine ex-geschützte Einhausung der Aufbereitung entsprechend gängiger Vorschriften für derartigen Anlagen auftreten. Es sind Alternativen gefragt. Die Verwertung im Massenstromverfahren wird infrage gestellt. Angesichts der zunächst noch relativ kleinen anstehenden Feuerzeugmengen wird mit einer Vereinzelung und dem dabei punktuellen Anbohren bzw. Anstechen der Feuerzeugbodies mit gleichzeitiger Absaugung der Gasrestmengen gearbeitet.

Logistische Fragestellungen sowie „networking“ wird überwiegend vom Industriepartner bearbeitet. Zahlreiche Kontakte zu potenziellen Sammelstellen werden eruiert. Regionale Partner in der gewerblichen Wirtschaft aber auch in Kommunen und Politik werden für das Projekt begeistert. Zum europäischen Verband der Feuerzeugimporteure (ELIAS) besteht ein enger Kontakt. Hilfestellungen seitens ELIAS werden angeboten. Doch sind die Entscheider in den Unternehmen wie z. B. Edeka, Lidl, Rossmann usw. während der Projektlaufzeit eher zurückhaltend mit ihren Aussagen.
Somit werden Investitionen in Anlagentechnik ausschließlich für nachhaltig nutzbare Anlagenelemente wie z.B. Container getätigt.


Ergebnisse und Diskussion

Bereits zu Beginn des Projekts ist die Resonanz auf die Pressemitteilungen zum Projekt überwältigend und die daraus entstandenen Anfragen verschiedener Kommunen, Firmen und Privatpersonen sind hoch. Die projekteigene Website (siehe unten) ist öffentlich und wird für die Dauer des Projektes von Seiten der Ostfalia geführt. Es besteht die Absprache, dass die Website im Anschluss von LRD Umwelttechnik weitergepflegt wird.
Auch die Begeisterung junger Studierender an der Ostfalia ist groß. Dies äußerst sich unter anderem auch darin, dass insgesamt 12 Projekt- und Abschlussarbeiten zum Erfolg des Projekts beitragen können.

Die eingangs erwähnte Ansprache von Entscheidern in Wirtschaft und Politik ist pandemiebedingt ins Stocken geraten. Eine konkrete Akquise von Sammelstellen z. B. in Discounterfiliale erweist sich überraschend als schwieriger als erwartet, da diese potenziellen Sammelstellen den mit der Sammlung verbundenen Aufwand nicht kostenlos durchführen wollen. Sicher ist jede Sammlung mit zusätzlichem Personal- und Logistikaufwand verbunden. Gedanklich wird sofort ein Bezug zum Batteriesammelsystem hergestellt. Die Batteriesammlung ist den Filialleitern häufig ein Dorn im Auge. Die Leerungen finden zu unregelmäßig statt und eine Brandgefahr durch Tiefenentladung der Zellen wird als hoch eingestuft. Anders ist es bei den Kommunen, sie sind bereit, sofort Sammelboxen aufzustellen, um dem öffentlichem Interesse Folge zu leisten und etwas für die Umwelt zu tun.

Mit dem Management des führenden europäischen Feuerzeugherstellers, der Firma BIC® besteht ein Austausch. 2021 veröffentlichet BIC Pressemitteilungen über eigene Feuerzeugrecyclingaktivitäten. Zu einer Zusammenarbeit ist es bisher nicht gekommen. BIC möchte lediglich Feuerzeuge der eigenen Marken zurücknehmen. Weitere „Vervielfältiger“ der eigenen Aktivitäten zum Feuerzeugrecycling sind einzelne Kunststoffrecyclingunternehmen wie z. B. Fa. Heinrich Thees GmbH & Co. KG, die ihr Interesse an den entstehenden Kunststoffrezyklaten bekunden sowie Brancheninsider wie z.B. der Fa. INFO+DATEN e. K.

Die wesentlichen Ergebnisse der verfahrenstechnischen Entwicklungsarbeiten zur Aufbereitung von Altfeuerzeugen bestehen darin, dass die Arbeitspunkte:
• Zerkleinerung
• Gasabscheidung
• Metallabscheidung
• Kunststoffsortierung
• Oberflächenreinigung
• Kunststoffverarbeitung
• Filamentherstellung
als die wesentlichen und entscheidenden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten identifiziert werden und im Projekt vorrangig abgearbeitet werden. Zum Aufbau einer Pilotanlage kommt es im Rahmen des Projekts nicht, da eine Technikums- bzw. Pilotanlage selbst im kleinen Maßstab immer eine Anlage mit ausrechendem Explosionsschutz sein müsste. Die damit im Zusammenhang stehende Investition lassen sich mit dem Projektbudget nicht realisieren.
Dennoch gelingt eine umfassende Bearbeitung der dargestellten Aufbereitungsschritte in den Laboren und im Technikum Heinenkamp der Ostfalia mit Hilfe der Unterstützung einzelner externer Partner und des Industriepartners. Im Einzelnen gelingt die Erzeugung sortenreiner Fraktionen, die zu fast 100 % in den Materialkreislauf zurückgeführt werden können. Dies sind Kunststoff- und Metallfraktionen. Übrig bleiben Sortierreste wie Etikettenpapiere. Erwähnenswert ist die Möglichkeit, ein „Upcycling“ der SAN-Kunststofffraktion durchführen zu können, indem sie zu druckbaren Filamenten verarbeitet wird.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Öffentlichkeitsarbeit ist mit einer Pressemitteilug seitens der DBU erfolgreich angelaufen. Es gab daraufhin mehrere Anfragen von Kommunen und Gemeinden.
Daraufhin wurde eine Präsentationsmappe erstellt sowie eine eigene Webseite: https://www.feuerzeugrecycling.de/
Projektergebnisse werden fortlaufend publiziert. Für den Projektpartner wird für weitere Werbemaßnahmen ein Flyer erstellt.
Eine Handreichung z. B. für politische Entscheidungsträger ist ebenfalls in Vorbereitung.



Fazit

Feuerzeuge können zu annähernd 100 % verwertet werden. Die Materialien (Metalle und Kunststoffe) sind erhaltenswert und die Materialien lassen sich durch den Recyclingprozess in den Wertstoffkreislauf zurückführen. Der große Anteil der eingesetzten Materialien sind die Kunststoffe. Hier steht der Gasbehälter ober sogenannte Feuerzeugbody im Vordergrund. Die Projektergebnisse zeigen, dass es mehrere Kunststoffe für die Gehäuse von Feuerzeugen im Markt gibt und es sich hauptsächlich um SAN und POM handelt. Aus dem Styrolpolymer, das nahezu in 50 % aller Einwegfeuerzeuge eingesetzt wird, lässt sich sogar hochwertiges 3-D-Druck-Filament erzeugen.

Eine Herausforderung ist die sichere Entnahme des Restgasinhalts, der beinahe in jedem Feuerzeug in mehr oder weniger großer Menge auch nach Gebrauch noch enthalten ist. Eine sichere und sachgemäße Entsorgung beinhaltet zwar die vollständige Entleerung der Feuerzeuge, aber daran halten sich die Verbraucher nicht. Insofern sind kreative Ideen gefragt, ob und wie die Restgasinhalte sicher und vollständig im Rückbauprozess entfernt werden können. Eine sogenannte Massenstrombehandlung im explosionsgeschützten Raum wäre zwar die naheliegende Lösung, ist aber nicht wirtschaftlich. Das zeigen die vorliegenden Untersuchungen eindeutig.

Noch ist nicht letztendlich geklärt, ob durch Appelle an das Umweltbewusstsein, die häufig zurückhaltende Einstellung der Betriebe, ausgediente Feuerzeuge anzunehmen, zum Positiven hin verändert werden kann. Dennoch ist angezeigt, dass seitens der Umweltpolitik Anreize für die Etablierung eines Rücknahmesystems geschaffen werden sollten. Allen beteiligten Kreisen, mit denen im Rahmen des Projekts gesprochen wurde, ist die Brisanz bekannt, da die Europäische Union bereits gezeigt hat, dass einzelne Einwegprodukte aus Kunststoffen aus dem Markt genommen werden können.