Projekt 25590/01

Entwicklung und wissenschaftliche Begleitung einer Technologie zur Erzeugung von synthetischem Öl aus Kunststoffabfällen der Krankenhäuser zur klimarelevanten Substitution von Rohöl

Projektdurchführung

Logmed Cooperation GmbH
Daniel-Vorländer.Str. 8
06120 Halle

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Im Produkt existierender Logmed-Anlagen zur Desinfektion, Entwässerung und Zerkleinerung von Abfällen des Gesundheitswesens sind bis zu 80% hochwertige Kunststoffe enthalten. Diese werden mit dem Abfall nach seiner Desinfizierung bislang kostenpflichtig in Abfallverbrennungsanlagen thermisch entsorgt. Ziel des Vorhabens war die Entwicklung einer Technologie zur Abtrennung und weitergehenden, rohstofflichen Verwertung der hochwertigen Inhaltsstoffe zu synthetischem Öl. Damit können die natürlichen Erdöl-ressourcen geschont, die CO2-Emissionen der Abfallverbrennung vermieden und Krankenhauskosten bei einer Wertschöpfung aus Recycling des Krankenhausabfalls sowie durch Vereinfachung der kranken-hausinternen Versorgungslogistik nachhaltig gesenkt werden. Eine funktionierende Technologie zur Verölung von Kunststoffen eröffnet darüber hinaus dem gesamten Kunststoffabfall-Recycling neue Möglichkeiten.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten Methoden1. Analyse der verschiedenen Kunststofffraktionen im durchschnittlichen, desinfizierten
Krankenhausabfall und Ermittlung der jeweils optimalen Bedingungen für den
thermodynamischen Crackprozeß, zum Teil unter Verwendung unterschiedlicher Katalysatoren
und der Ermittlung von prozeßabhängigen Massebilanzen.
2. Optimierung und inputabhängige Anpassung des vorgeschalteten Nass-Trenn- und
-Sortierverfahrens; Ermittlung von nicht verölungsfähigen, aber stofflich verwertbaren
Sortierfraktionen.
3. Input- und katalysatorabhängige Abbildung des Strömungsverhaltens verschiedener
Mischkunststoffe, u. a. unter Verwendung eines speziellen Versuchsreaktors aus Acrylglas,
zur Ermittlung von Basiswerten für die Anpassung der Meßtechnik sowie zur Optimierung der
Thermodynamik des Prozesses.
4. Entwicklung von Analytik-Algorithmen von der Analyse des Inputs und der Prozeßgase bis zur
Analyse der Produkte des Depolymerisationsprozesses (Öle, Benzin, Naphtha, Paraffine etc.)
5. Entwicklung und Erprobung konstruktiver Lösungen für einzelne Anlagenkomponenten der
Depolymerisa-tionsanlage (Heizsystem, Materialein- und -austrag, Wärmeprozeßführung,
Eigenenergieversorgung etc.)
6. Entwicklung und Erprobung einer inputabhängigen, interaktiven, prozeßoptimierten
Steuerungssoftware.
7. Betriebswirtschaftliche Optimierung des Gesamtprozesses.
8. Erstellung einer input- und anlagenbezogenen Energiebilanzanalyse als Nachweis der höheren
Effizienz der Verölung gegenüber der thermischen Entsorgung.


Ergebnisse und Diskussion

1. Das FuE-Vorhaben erwies sich in der Realisierung als komplizierter und komplexer, als ursprünglich absehbar. Es konnte dennoch - nach zweimaliger Verlängerung von je einem halben Jahr - erfolgreich abgeschlossen werden. Die Technologie zur Verölung der Kunststoffe in Krankenhausabfällen wurde bis zur Überführung in die Serienreife gebracht. Die mehrfach umgebaute Technikumsanlage arbeitet seit Mai 2009 kontinuierlich und ist in der Lage, je nach Inputstoff hoch- und mittelwertige Leichtöle sowie als Nebenprodukte verwertbares Paraffin, Schweröl, Naphtha und Prozeßgas herzustellen, insgesamt 1 t täglich. Ein Gutachten belegt die Motortauglichkeit der produzierten Leichtöle. Ein mit einem Öl-Wasser-Gemisch über vier Monate betriebenes BHKW weist ausgezeichnete Verbrennungs- und Leistungsparameter vor.

2. Die serienreifen Anlagen werden 2010 zur Verfügung stehen und eine Tageskapazität von mind. 10 t bzw. eine Jahreskapazität von mindestens 3.500 t haben. Für verschiedene Stoffströme können Anlagen mehrzügig gebaut und dadurch insgesamt effektiver betrieben werden.

3. Dem Hinweis des beratenden Steinbeis-Transferzentrums RTM folgend, wurde auf Basis der Inputanalysen zunächst eine trennscharfe Vorsortierung des Kunststoff-Inputs gesichert, da für den technologischen Kernprozeß - die katalytische Niedertemperaturkonvertierung - nur bestimmte Kunststoffarten geeignet sind: weitestgehend alle Arten von Polyolefinen und Polycarbonate. Mit einer Schwimm-Sink-Anlage wurden nach anfänglichen Pumpenproblemen die erforderlichen Reinheitsgrade bei der Trennung erreicht. Gleichzeitig können aus den Kunststoffgemischen Fraktionen aussortiert werden, die nicht verölt, aber als hochwertige Recyclate verkauft werden können, z.B. PVC und PET. Die Trennung erfolgte bislang nur mit Wasser. Tests mit weiteren Trennflüssigkeiten für weitere Trennstufen bzw. Kunststoffgemische werden - bei Bedarf - später erfolgen.

4. Für die Ermittlung der inputabhängig optimalen Reaktortemperatur und für die Auswahl des richtigen Katalysators wurde unter Einbeziehung der DEKRA ein Analytik-Algorithmus entwickelt, mit dem eine effektive Prüfung der Inputstoffe, der Produkte und eine schnelle Feinjustierung der Anlage möglich ist.

5. Die aufwendigste Entwicklungsarbeit war an der Reaktoreinheit zu leisten. Als Hauptprobleme erwiesen sich der Materialeintrag, das Heizsystem und damit verbunden die Temperaturführung, die Füllstandsmessung sowie die Behandlung des Sumpfes. Mit Ausnahme der Füllstandsmessung im Reaktor, die noch zu ungenau und zu anfällig ist, konnten alle Probleme gelöst werden. Parallel wurde die Prozeßsteuerung auf Basis Siemens S7 entwickelt und mit jedem Umbau der Anlage sowie mit jeder neuen Erkenntnis über Inputmaterial und Prozeß angepaßt. Ziel ist eine teilweise bedienerlose Produktion und ferngesteuerte Überwachung.

6. Das geplante FuE-Budget für das Projekt wurde aufgrund der genannten und weiterer Probleme um über 122 % überzogen. Die Mehrkosten wurden von den Gesellschaftern aufgebracht.

7. Von den Rahmenbedingungen her sind abfallrechtliche Aspekte und in diesem Zusammenhang die REACH-Klassifizierung sowie die BImSchG-Einstufung offen. Das bedeutet schon jetzt erhebliche wirtschaftliche Nachteile. Positiv kann sich hier auswirken die von Steinbeis RTM geklärte Zuordnung solcher Abfallverwerter wie Logmed zur rohstoffherstellenden chemischen Industrie.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse des FuE-Vorhabens werden durch Presse, Fachartikel, Messen und weitere Verkaufsfördermaßnahmen öffentlich gemacht. Zielbranchen sind Gesundheitswesen, Recyclingwirtschaft, die Erdöl- und die Kunststoffverarbeitung.


Fazit

1. Die Ergebnisse des FuE-Vorhabens weisen weit über die Entsorgung von medizinischen
Abfällen hinaus und sind relevant für über 1 Mio. t verölungsfähiger Kunststoffabfallgemische,
die allein in der deutschen Recyclingwirtschaft jährlich anfallen. Internationaler Export der
Anlagentechnik ist vorgesehen.
2. Vor diesem Hintergrund und im Hinblick auf das Gesamtkonzept ist das geförderte
Unternehmen Logmed nach Einschätzung von Steinbeis RTM auf dem Weg zum
Technologieführer bei der rohstofflichen Verwertung von Kunststoffabfall im Allgemeinen und
von medizinischen Abfällen im Besonderen.
3. Nach dem vorläufigen Erkenntnisstand ist bei der stofflichen Verwertung der
Krankenhausabfälle neben der betriebswirtschaftlichen auch die Energiebilanz des
Logmed-Verfahrens der bisherigen Müllverbrennung überlegen und damit aus ökologischer
Sicht unverzichtbar.