Projekt 37311/01

Alternative Trennpuder für die Glasindustrie ohne Mikroplastik

Projektdurchführung

KSL Staubtechnik GmbH
Westendstr. 11
89415 Lauingen

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Bei Lagerung und Transport von Gläsern kommt es bei Glas-Glas-Berührungen zu einer starken Adhäsion, welche die spätere Trennung der planen Glasscheiben voneinander erschwert. Insbesondere bei Flachglas ist deshalb auf Grund der benötigten hohen Oberflächengüte die Verwendung von Abstandshaltern unumgänglich. Stand der Technik ist der Einsatz von Trennpudern, deren Hauptbestandteil Kunststoffpartikel darstellen, welche auf Grund ihrer Korngröße per Definition Mikroplastik sind. Dies stellt eine bislang nicht betrachtete Mikroplastik-Emissionsquelle in die Umwelt dar. Allein in Deutschland gelangen pro Jahr über das vom Glas bei der Weiterverarbeitung abgewaschene Trennpuder 40 Tonnen Mikroplastik in die Abwasseraufbereitung. Da diese Problematik bislang nicht betrachtet wurde, gibt es dazu auch keine gesonderten Rückhaltemaßnahmen bei den Verarbeitern und somit werden die Mikroplastikpartikel größtenteils mit dem beim Verarbeiter anfallenden Schleifschlamm abgesetzt. Ansätze, den Schleifschlamm als Glasrohstoff wiedereinzusetzen, scheiterten bisher ebenfalls an dieser Verunreinigung. Dadurch werden pro Jahr allein in Deutschland 40.000 t Schleifschlamm deponiert. Projektziel ist die Substitution der bisherig verwendeten Kunststoffpartikel mit biodegradierbaren Polymerpartikeln, welche am Hauptimmissionsort abgebaut werden können. Dadurch werden zwei Probleme gelöst. Einerseits wird die Emission von Mikroplastik in das Abwasser des Glasverarbeiters verhindert und damit eine bislang nicht betrachtete Mikroplastikemissionsquelle in die Umwelt geschlossen. So könnte die Emission von circa 40 Tonnen Mikroplastik pro Jahr verhindert werden. Anderseits wird damit der Glasschleifschlamm nicht mehr durch Mikroplastik verunreinigt und ein bislang wegen den Verunreinigungen nicht verwertbarer Reststoff könnte wieder als Rohstoff eingesetzt werden.





Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenZiel des Projektes ist die Entwicklung eines Trennpuders, bei welchem die Emission von Mikroplastik in die Umwelt durch eine gezielte Biodegradierbarkeit verhindert wird. Dieses Ziel wird durch einen Trennpuder auf Basis eines Kunststoffes erreicht, welcher sich nach dem Einsatz im gegebenen Milieu auflöst, bevor er emittiert werden kann. Dafür wird ein geeigneter Kunststoff gewählt und so weit modifiziert, dass die Biodegradierbarkeit gegeben ist. Aus diesem Kunststoff sollen Partikel hergestellt werden, die dem Anforderungsprofil bisheriger Trennpuder entsprechen.
Während des gesamten Projektes wurden stetige Literaturrecherchen sowie eine fortlaufende Dokumentation der Ergebnisse durchgeführt. Das Projekt begann mit der Erstellung eines Lasten- und Pflichtenheftes für die Trennpuder sowie einer engen Auswahl biodegradierbarer Polymere, die in den Laboren der Partner auf ihre Eigenschaften geprüft wurden.
Um die optimale Partikelgrößenverteilung einzustellen, wurden zwei kombinierte Mahl- und Siebversuche durchgeführt, welche nicht zum erhofften Ergebnis führten.
Es wurde daher ein feinerer Trennpuder entwickelt, der durch Zugabe von Additiven eine ausreichende Fließfähigkeit aufweist. In Applikationsversuchen konnte sichergestellt werden, dass sich dieser Puder vollautomatisch auf Glasscheiben aufbringen lässt und dort auch zuverlässig haften bleibt.
Durch definierte Kompostierversuche sowie eine anschließende REM-Auswertung wurde der Nachweis seiner Biodegradierbarkeit unter den Bedingungen am Immissionsort erbracht.
Durch Transmissionsmessungen an gealterten Scheiben wurde anschließend der Einfluss des neu entwickelten Trennpuders auf die Glaskorrosion untersucht und mit aktuell verfügbaren Pudern aus Mikroplastik verglichen.
Die gewonnenen Erkenntnisse wurden in eine finale Trennpudermischung überführt, welche nun für Industrietests vorgehalten wird.



Ergebnisse und Diskussion

Aktuell ist kein biologisch abbaubares Polymerpulver erhältlich, welches die in herkömmlichen Trennpudermischungen eingesetzten Partikelgrößen aufweist. Dementsprechend wurden die weiterführenden Versuche mit potenziell zu feinem Pulver durchgeführt. Es zeigte sich, dass mit den erhältlichen Partikelgrößen trotzdem ein vollautomatischer Puderauftrag und eine sehr gute Haftung auf der Glasoberfläche möglich ist.
Kompostierversuche zur Abbaubarkeit des entwickelten Trennpuders konnten zeigen, dass sich der Puder in Mischung mit Glasschleifschlamm unter wässriger Umgebung auflöst. REM-Untersuchungen machten sichtbar, dass sich von der Eingangsmenge nach 4 Monaten Kompostierung das meiste Material zersetzt hatte.
Untersuchungen zur Glaskorrosion konnten zeigen, dass der Trennpuder keinen negativen Einfluss auf die Glasoberfläche bei Wasserangriff hat und in Kombination mit dem gängigen Korrosionsschutzmittel Adipinsäure genutzt werden kann, um die natürlich auftretende Glaskorrosion weiter zu reduzieren. Ein Vergleich zu herkömmlichem Trennpuder zeigte dahingehend, dass bei Einsatz von biologisch abbaubarem Trennpuder sogar geringere Transmissionsänderungen auftraten, heißt die Glasscheiben weniger angegriffen wurden. Dieser positive Effekt lässt sich jedoch vermutlich nicht direkt auf den Einsatz von biodegradierbaren Partikeln zurückführen, wahrscheinlich ist eine bessere Trennwirkung oder Veränderung des Wasserangriffs durch die geringeren Partikelgrößen ausschlaggebend.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Ergebnisse des Projekts wurden im Zuge der Glasstec in Düsseldorf, der Weltleitmesse für Glas, zwischen dem 20.09.2022 und dem 23.09.2022 einem Fachpublikum vorgestellt.


Fazit

Im Rahmen des Projekts konnte gezeigt werden, dass es möglich ist einen Trennpuder herzustellen, welcher Glasscheiben für Lagerung und Transport trennen und am Emissionsort abgebaut werden kann. Ebenso konnte gezeigt werden, dass dieser Trennpuder vollautomatisch aufgebracht werden kann und ebenso zuverlässig auf der Glasscheibe haftet. Zudem konnte gezeigt werden, dass der entwickelte Trennpuder keine negativen Auswirkungen auf das Glas hinsichtlich Korrosion hat.
Es werden nach Abschluss des Projekts noch Industrietests durchgeführt. Sollten diese eine vergleichbare Trennwirkung des Puders im Vergleich zu heute eingesetzten Mikroplastik-Pulvern gewährleisten, wird der Puder über die KSL vertrieben werden. Sollte aufgrund der geringeren Partikelgröße eine zu schwache Trennwirkung gegeben sein, soll geprüft werden, ob und wie gröbere Puder aus biodegradierbarem Kunststoff hergestellt bzw. beschafft werden können.