PET-Rezya - Kreislaufnutzung von flammgeschütztem PET durch enzymatisches Recycling am Beispiel von Anwendungen in der Luftfahrt

Abstract

Das Projektvorhaben PET-Rezya adressierte das übergeordnete Ziel, die heutige Wirtschaft zu einer bioökonomischen Kreislaufwirtschaft umzugestalten, um einerseits dem Klimawandel durch erneute Nutzung von Rohstoffen entgegenzutreten und um andererseits die Umweltverschmutzung durch Kunststoffabfälle zu verringern. In diesem Projekt sollte ein biologisches Recyclingverfahren für flammgeschütztes PET basierend auf der enzymatischen Zersetzung eingesetzt und entwickelt werden und damit zu einer Verbreiterung der Technologiebasis in der Bioverfahrenstechnik führen, um deren Möglichkeiten auch beim Recycling von Stoffen, insbesondere Kunststoffen, auszunutzen. Speziell im Verkehrssektor, einschließlich der Luft- und Raumfahrt, ist es unerlässlich zu mehr zirkulären Materialströmen überzugehen, um eine Kreislaufnutzung aller eingesetzten Materialien zu gewährleisten. Dabei spielen technische PET-Polymere, welche ein breites Anwendungsspektrum aufweisen, eine wichtige Rolle. PET-Polymere werden momentan für Anwendungen in Flugzeug- und Zugkabinen als flammgeschütztes PET in verschiedensten Textilien eingesetzt. Dieses Material wird im folgenden flame retardant PET (FR-PET) genannt. Heute ist das Recycling von diesen Materialien durch Umschmelzen und Wiederaufbereitung möglich, dies ist jedoch nicht beliebig oft wiederholbar, Gründe dafür sind beispielsweise eine Oxidation des Polymers, Abbau der Polymerketten hin zu kleineren Molmassen und allgemein die Degradation des Polymers durch die thermische Behandlung. Neben diesem Verfahren werden heute die entsorgten FR-PET-Textilien nach der Kabinensanierung hauptsächlich durch Schreddern zu preisgünstigen Anwendungen wie Teppichunterlagen weiterverarbeitet. Die Entwicklung eines vollständigen wiederholbaren Kreislaufverfahrens für flammgeschütztes FR-PET durch enzymatische Zersetzung und Repolymerisation des FR-PET-Polymers könnte mehr Anwendungsfälle für ein vollständig kreislauffähiges Material für sicherheitskritische Transportanwendungen erschließen und hier eine große Menge von Textilien vollständig rezyklierbar machen. Im Projekt wurden folgende Ergebnisse erzielt: 1) es wurde nachgewiesen, dass die Zersetzung von flammgeschützten Trevira CS FR-PET-Textilien möglich ist, 2) diese Zersetzung konnte optimiert und skaliert werden, 3) zudem wurde das wiedergewonnene TPA in einer Repolymerisation gemeinsam mit neuwertigen TPA eingesetzt und das Polymer konnte mit typischen PET-Eigenschaften polymerisiert werden, einzig die Farbe des rPET ist noch ein Hindernis für den Wiedereinsatz, 4) es konnte CFK mit dem FR-PET Polymer hergestellt und charakterisiert werden, 5) es konnte gezeigt werden, dass Carbonfasern aus einem solchen CFK nach einer geeigneten Vorbehandlung mittels enzymatischer Zersetzung der Matrix ohne Schädigung wiedergewonnen werden können.