Recycling: Kreislaufarten, Formen, Behandlungsprozesse

Inhaltsverzeichnis

1. Recycling allgemein
1.1 Begriffsabgrenzungen
1.2 Gesetze und Vorschriften

2. Untergliederung des Recyclings
2.1 Recyclingkreislaufarten
2.1.1 Produktionsrücklaufrecycling
2.1.2 Recycling während des Produktgebrauchs
2.1.3 Altstoff-Recycling
2.2 Recyclingbehandlungsprozesse
2.2.1 Aufarbeitung
2.2.2 Aufbereitung
2.3 Recyclingformen
2.3.1 Wiederverwendung und Weiterverwendung
2.3.2 Wiederverwertung und Weiterverwertung

3. Aufbereitungstechniken des Materialrecyclings
3.1 Zerkleinerung
3.2 Klassierung und Sortierung
3.3 Verdichtung

Literaturverzeichnis

Internetseitenverzeichnis

Verzeichnis der Rechtsquellen

Abbildungs- und Tabellenverzeichnis

Abbildung 1: Hierarchie des Abfallrechts

Abbildung 2: Kreislaufwirtschaft

Abbildung 3: Recycling-Kaskade

Abbildung 4: Entscheidungsmöglichkeiten bei demontierten Teilen

Abbildung 5: Schritte der Aufarbeitung

Abbildung 6: Gliederung des Recyclings

Abbildung 7: Nutzung von Altreifen am Beispiel der Firma Continental

Abbildung 8: Zerkleinerungsmaschinen für Materialien mit Sprödbruchverhalten

Abbildung 9: Maschinen zur Siebklassierung

Abbildung 10: Wirkprinzip der Klaubentrennung

Abbildung 11: Volumenreduktion zu Kolben Pressdruck bei der Pressagglomeration

Tabelle 1: Trennmerkmale für die automatische Klaubung der Schrotte und Abfälle

Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Aufgabenstellung

Diese Hausarbeit wurde im Rahmen der Veranstaltung „Recycling- und Entsorgungslogistik“ im Studiengang „Business Administration and Engineering“ angefertigt. Ziel der Arbeit ist es, das Thema Recycling vorzustellen und einen groben Überblick über die technischen Verfahren zum Materialrecycling zu geben.

Zur Einführung in das Thema werden zunächst die wichtigsten Begriffe der Kreislaufwirtschaft erklärt. Anschließend werden einige ausgewählte Gesetzestexte kurz vorgestellt. Hierdurch soll verdeutlicht werden, inwiefern der Gedanke des Recyclings in der europäischen Politik bereits verankert ist. Des Weiteren wird anhand der Gesetze geklärt, mit welchen Prioritäten die Methoden Vermeidung, Verwertung/Verwendung und Beseitigung anzuwenden sind.

In den anschließenden Abschnitten wird versucht Recycling anhand seiner Kreislaufarten, Behandlungsprozesse und Formen zu untergliedern. Hierdurch soll verdeutlicht werden, wie weit das Feld des Recyclings aus verschiedenen Blickwinkeln gespannt ist. Mit Beispielen wird deutlich gemacht, welche verschiedenen Arten von Recycling möglich sind und wo Recycling in unserem täglichen Leben bereits stattfindet.

Im Abschnitt „ 3. Aufbereitungstechniken des Materialrecyclings“ werden ausgewählte technische Möglichkeiten der Sekundärrohstoffgewinnung vorgestellt. Auf die drei wichtigsten Bearbeitungsschritte wird detailliert eingegangen, um einen Überblick der verschiedenen Gestaltungsmöglichkeiten einer Verwertungsanlage zu geben.

Sankt Ingbert, im Mai 2009 Sebastian Neininger

1. Recycling allgemein

Zur Einführung in das Thema werden in diesem Abschnitt zunächst einige relevante Begriffe im Zusammenhang mit Recycling und der Abfallwirtschaft definiert. Anschließend wird kurz auf ausgewählte Gesetzestexte der Abfallwirtschaft zum Thema Recycling eingegangen.

1.1 Begriffsabgrenzungen

Um über Recycling reden zu können, muss zunächst geklärt werden, was recycelt werden soll. Dies ist in der Regel Abfall. Abfall ist laut § 3 Abs. 1 KrW-/AbfG eine bewegliche Sache, „derer sich ihr Besitzer entledigt, entledigen will oder entledigen muss.“^[1] Hierbei wird auf einen Anhang des genannten Gesetzes verwiesen, in welchem einzelne Gruppen von Abfall aufgelistet sind. In diesen Gruppen werden alle Stoffe abgedeckt, die sich umgangssprachlich als Abfall deklinieren lassen, abgerundet durch Ziffer 16: „Stoffe oder Produkte aller Art, die nicht einer der oben erwähnten Gruppen angehören.“^[2]

Zur eigentlichen Definition von Recycling kann die VDI-Richtlinie 2243 mit dem Titel „Recyclingorientierte Produktentwicklung“ herangezogen werden. Diese definiert Recycling als „erneute Verwendung oder Verwertung von Produkten sowie Werkstoffen in Form von Kreisläufen.“^[3] Auf den Begriff des Kreislaufs und auf die verschiedenen Recyclingkreislaufarten wird in Abschnitt 2.1 näher eingegangen.

Um die Bedeutung von Recycling zu verstehen, müssen demnach die Begriffe Verwendung und Verwertung näher betrachtet werden. Verwendung wird als „erneute Nutzung von gebrauchten Produkten oder Produktteilen für denselben (Wiederverwendung) oder einen anderen (Weiterverwendung) Verwendungszweck wie zuvor unter Nutzung ihrer Gestalt ohne bzw. mit beschränkter Veränderung des Produkts“^[4] bezeichnet. Umgangssprachlich können erneut verwendete Produkte daher als Second-Hand-Produkte bezeichnet werden. Unbrauchbar gewordene Produkte werden so bearbeitet, dass sie einem potentiellen Kundenkreis als brauchbare Produkte angeboten werden können.

Verwertung lässt sich in thermische sowie stoffliche Verwertung untergliedern. Das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) bezeichnet stoffliche Verwertung als „die Substitution von Rohstoffen durch das Gewinnen von Stoffen aus Abfällen (sekundäre Rohstoffe) oder die Nutzung der stofflichen Eigenschaften der Abfälle für den ursprünglichen Zweck oder für andere Zwecke mit Ausnahme der unmittelbaren Energierückgewinnung.“^[5] Die Gestalt des Produkts oder Materials wird dabei verfahrenstechnisch aufgelöst, um eine Form zu erhalten, die einem neuen Fertigungsprozess zugeführt werden kann.^[6] Ein bloßes Beseitigen des Abfalls fällt demnach nicht unter den Begriff Verwertung.

Bei der thermischen Verwertung (auch energetische Verwertung genannt) werden Abfälle als Ersatzbrennstoffe zum Ziel der Energiegewinnung eingesetzt. Auch hier muss der Hauptzweck der Prozesse in der Gewinnung von Energie und nicht in der Beseitigung von Abfällen liegen, um von Verwertung zu sprechen.^[7]

Auf weitere relevante Begriffe wird zur besseren Verständlichkeit an den jeweiligen Stellen der späteren Abschnitte eingegangen.

1.2 Gesetze und Vorschriften

Es gibt ein breites Spektrum an Gesetzestexten, die sich mit Recycling und Umweltschutz beschäftigen. In diesem Abschnitt werden zwei wesentliche deutsche Gesetze vorgestellt.

Vorschriften zur Beseitigung von Abfällen gibt es auf europäischer, auf nationaler sowie auf kommunaler Ebene. Hierbei nehmen europäische Vorschriften die höchste Rangordnung ein, gefolgt von den nationalen Verfassungen, den Bundesgesetzen, den Ländergesetzen und zuletzt den Satzungen der einzelnen Kommunen. Abbildung 1 zeigt die Hierarchie der Abfallgesetze in Europa:

Abbildung 1: Hierarchie des Abfallrechts^[8]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

In Deutschland regelt das 1996 rechtswirksam gewordene „Gesetz zur Förderung der Kreislaufwirtschaft und Sicherung der umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen“ (KrW-/AbfG) den Umgang mit Abfall. Es löste das zuvor gültige Abfallgesetz (AbfG) ab. Hauptzweck des KrW-/AbfG ist „die Förderung der Kreislaufwirtschaft zur Schonung der natürlichen Ressourcen und die Sicherung der umweltverträglichen Beseitigung von Abfällen.“^[9]

Weiterhin wird geregelt, in welcher Reihenfolge die Geltungsbereiche Vermeidung, Verwertung und Beseitigung von Abfall einzuhalten sind. Demnach gilt, dass Abfälle

- in erster Linie vermieden werden müssen, bzw. deren Schädlichkeit verringert werden muss und
- in zweiter Linie stofflich oder energetisch verwertet werden müssen.^[10]

Abfall darf demnach nur beseitigt werden, wenn seine Vermeidung oder Verwertung dem Verursacher wirtschaftlich nicht zumutbar ist^[11] oder die umweltschädlichere Lösung darstellt. Die Umweltverträglichkeit bezieht sich dabei auf die erwarteten Emissionen, den Energieeinsatz, die Ressourcenbelastung und die erwartete Schadstoffentstehung.^[12]

Dass der Ansatz der Vermeidung und erneuten Nutzung von Abfallstoffen in der Wirtschaft angekommen ist, sieht man unter anderem in der VDI-Richtlinie 2243. In dieser sind verschiedene Möglichkeiten der recyclingorientierten Gestaltung von neuen Produkten aufgeführt. Zahlreiche Unternehmen erkennen die VDI-Vorgaben als Standard an.

Für den Fall einer energetischen Verwertung gelten weiterführend folgende Regeln:

- der Heizwert des zu verbrennenden Abfalls muss ohne Zuführung von Fremdstoffen mindestens 11.000 KJ/kg betragen. (Ausnahme: nachwachsende Rohstoffe)
- ein Feuerungswirkungsgrad von 75% darf nicht unterschritten werden.
- die entstehende Wärme muss vom Betreiber selbst verwendet oder an Dritte weitergegeben werden (Fernwärme).
- die bei der energetischen Verwertung anfallenden Abfälle müssen ohne weitere Behandlungsverfahren abgelagert werden können.^[13]

Des Weiteren gibt es diverse Gesetze, welche das Recycling und die Entsorgung von bestimmten Produktarten regeln.

Hier sei insbesondere das „Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten“ (kurz ElektroG) genannt. Dieses regelt unter anderem, dass gewisse Gefahrstoffe, beispielsweise Blei, Quecksilber und Chrom, nur zu einem festgelegten Anteil in neuen Produkten vorhanden sein dürfen.^[14] Nicht mehr benötigte Elektrogeräte sollen von den Benutzern an öffentlich bereitgestellten Sammelplätzen abgegeben werden.^[15] Die Hersteller sind verpflichtet die abgegebenen Geräte abzuholen und vorzubehandeln.^[16] Die Hersteller haben dafür zu sorgen, dass die Geräte so gekennzeichnet sind, dass eine Zuordnung zu einem Hersteller eindeutig möglich ist.^[17] Die Geräte, für welche die gesetzlich geregelten Vorschriften gültig sind, werden im Anhang des Gesetzes, unterteilt in 10 Klassen, aufgeführt.

Aus der Sicht des Recyclings ist insbesondere § 12 ElektroG interessant. Dieser regelt, dass ein gewisser Prozentsatz (je nach Klasse zwischen 70 und 80% des durchschnittlichen Produktgewichts) recycelbar sein muss.^[18] Des Weiteren ist geregelt, wie viel Prozent des durchschnittlichen Produktgewichts wiederverwendet oder stofflich verwertet werden muss (je nach Klasse zwischen 50 und 75%).^[19]

Da es keine eindeutige gesetzliche Definition von Recycling gibt, werden in manchen Gesetzestexten und Artikeln die Begriffe Verwertung und Verwendung synonym zueinander verwendet. Die Benutzung dieser Begriffe in dieser Hausarbeit orientiert sich ausschließlich an den Vorgaben der oben genannten VDI-Richtlinie, wonach bei der Verwertung die Produktgestalt aufgelöst wird und bei der Verwendung diese beibehalten wird.

Aufgrund der Schwerpunktsetzung dieser Hausarbeit kann auf die vielen weiteren Gesetze zur Kreislaufwirtschaft nicht weiter eingegangen werden. Die vorgestellten Gesetze beinhalten die wichtigsten, für die weitere Verständlichkeit notwendigen Vorgaben und Definitionen.

2. Untergliederung des Recyclings

Recycling lässt sich anhand seiner Kreislaufarten, seiner Formen und seiner Behandlungsprozesse untergliedern.^[20] In diesem Abschnitt werden die einzelnen Untergliederungen beschrieben. Anhand von Beispielen werden die Unterschiede klarer gemacht und es wird aufgezeigt, welche Gegenstände unseres täglichen Gebrauchs recycelt werden. Zunächst wird nun auf die Recyclingkreislaufarten eingegangen, welche das Recycling anhand der Produktlebenszyklen unterteilen.

2.1 Recyclingkreislaufarten

Der Begriff Kreislauf orientiert sich am Vorbild der Natur, in deren Kreisläufen die Materialflüsse geschlossen sind. Es gehen quasi keine Rohstoffe verloren und der Ressourcenverbrauch ist somit optimal.^[21] Dies gilt es annähernd auch in der Produktion zu erreichen, um den Verbrauch von knappen Ressourcen zu verringern, die Natur zu schonen und somit auch Geld einzusparen. Zudem wird auf diese Art die Deponierung von Altstoffen verringert. Optimal wäre demnach der Übergang von einem „Durchlaufsystem“ zu einem „Kreislaufsystem“, in welchem Stoffe und Energien im Kreislauf verbleiben, bis sie nicht mehr nutzbar sind.^[22]

Abbildung 2 zeigt die Kreislaufwirtschaft am Beispiel eines Produktes mit optimiertem Ressourcenverbrauch. Aus einem Teil der Abfallstoffe des Altprodukts wurden Sekundärrohstoffe für die Produktion eines neuen Produktes gewonnen. Durch das kreislaufinterne Recycling wurden der Bedarf an neuen Rohstoffen sowie die anfallenden Abfallmengen verringert. Unter Produktrecycling versteht man dabei den Einsatz von recycelten Teilen während des Produktgebrauchs. Beim Materialrecycling werden Ausschussmaterialien des Produktionsprozesses oder von alten Produkten wiederverwertet. Wie sich erkennen lässt, ist der Kreislauf nicht geschlossen, d. h. es müssen zum Beginn des Produktionsprozesses Primärrohstoffe eingebracht werden und zum Ende fällt Abfall an.

Abbildung 2: Kreislaufwirtschaft^[23]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Das Handbuch Entsorgungslogistik vom Institut für Kreislaufwirtschaft und Umwelttechnik unterscheidet zwischen drei verschiedenen Recyclingkreislaufarten, welche in der Praxis meist in Mischformen auftreten:^[24]

- Produktionsrücklaufrecycling
- Recycling während des Produktgebrauchs
- Altstoff-Recycling

2.1.1 Produktionsrücklaufrecycling

Beim Produktionsrücklaufrecycling werden die anfallenden Abfallstoffe der Produktionsprozesse wiederverwertet und der Produktherstellung in Form von Sekundärrohstoffen erneut zugeführt. Dabei muss sichergestellt werden, dass Verunreinigungen jeglicher Art vorher entfernt werden. Diese Art des Recyclings fällt unter den Begriff Materialrecycling. Die vorgeschalteten Behandlungsprozesse, welche eine Verwertung erlauben, werden auch Aufbereitung genannt.^[25]

Ein einfaches Beispiel von Produktionsrücklaufrecycling findet sich in Gießereien, in denen die Ausschussteile, welche beispielsweise durch nicht eingehaltene Porenklassen entstanden sind, sortiert, gereinigt und erneut eingeschmolzen werden. Die Abfallstoffe eines ersten Fertigungsprozesses dienen quasi dem folgenden Fertigungsprozess als Rohstoffe. Schwieriger wird es bei der Verwertung von Hilfs- und Betriebsstoffen. Diese lassen sich meist nur mittels komplizierter verfahrenstechnischer Prozesse in ihre Ursprungsform zurücksetzen.^[26]

[...]

^[1] § 3 Abs. 1 KrW-/AbfG.

^[2] Anhang I: Abfallgruppen KrW-/AbfG.

^[3] Vgl. VDI-Richtlinie 2243, S. 35.

^[4] Vgl. VDI-Richtlinie 2243, S. 35.

^[5] § 4 Abs. 3 KrW-/AbfG.

^[6] Vgl. VDI-Richtlinie 2243, S. 35.

^[7] Vgl. VDI-Richtlinie 2243, S. 35.

^[8] Vgl. Handbuch Entsorgungslogistik, S. 4.

^[9] § 1 KrW-/AbfG.

^[10] § 4 Abs. 1 KrW-/AbfG.

^[11] § 5 Abs. 4 KrW-/AbfG.

^[12] § 5 Abs. 5 KrW-/AbfG.

^[13] § 6 Abs. 2 KrW-/AbfG.

^[14] § 5 Abs.1 ElektroG.

^[15] § 9 ElektroG.

^[16] § 10 ElektroG, § 11 ElektroG.

^[17] § 7 ElektroG.

^[18] Im Originalgesetzestext ist von Verwertung anstatt Recycling die Rede. Anmerkungen dazu: siehe unten.

^[19] § 12 ElektroG.

^[20] Vgl. Handbuch Entsorgungslogistik, S. 76ff.

^[21] Vgl. Handbuch Entsorgungslogistik, S. 76.

^[22] Vgl. Ressourcen, Kreislaufwirtschaft und Entropie am Beispiel der Metalle, Müll-Handbuch, Kennzahl 0149.

^[23] Vgl. Ertel, Jürgen in Recycling-Handbuch, S. 17.

^[24] Vgl. Handbuch Entsorgungslogistik, S. 78.

^[25] Vgl. VDI-Richtlinie 2243, S. 35.

^[26] Vgl. Handbuch Entsorgungslogistik, S. 78.