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31.03.2021 | Werkstoffrecycling | Im Fokus | Onlineartikel

NIR-Spektroskopie unterstützt sortenreine Kunststofftrennung

Autor:
Dieter Beste
3:30 Min. Lesedauer

Sollen Kunststoffe recycelt werden, kommt es darauf an, die Materialien möglichst sortenrein zu trennen, zum Beispiel Mischkunststoffe aus Polyethylen und Polypropylen. Erleichterung verspricht jetzt eine mobile Spektroskopie-Lösung.

Mit der weiten Verbreitung und wirtschaftlichen Bedeutung von Polymeren sind auch große Anforderungen an die Analytik solcher Materialien verbunden. "Im Hinblick auf die Herstellung von Polymeren, deren Verarbeitung, Veredelung, Rückgewinnung oder Entsorgung werden leistungsfähige und vielseitige analytische Methoden zur Charakterisierung, Identifizierung oder Prozess- und Qualitätskontrolle benötigt", hebt Tom Scherzer im Buchkapitel "Applications of NIR Techniques in Polymer Coatings and Synthetic Textiles" hervor. Hier kommt die Spektroskopie als eine wichtige experimentelle Technik zur Bestimmung von Atom- und Moleküleigenschaften ins Spiel. Sie beruht wesentlich auf der Wechselwirkung von Materie mit elektromagnetischen Wellen. Die Grundlagen erörtert Jochen Vogt im Buchkapitel "Spektroskopie"

Empfehlung der Redaktion

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Introduction

This chapter describes the introduction to NIR spectroscopy. The discovery of infrared region is mentioned first, and then, the definition of NIR region and characteristics of NIR spectroscopy are explained. Finally, the brief history of NIR …

Das 2015 gegründete BASF-Tochterunternehmen trinamiX – eine Ausgründung, die sich zunächst die Entdeckung eines völlig unerwarteten Materialverhaltens für die Entwicklung von Sensorsystemen zunutze machte – hat sich inzwischen darauf spezialisiert, alle gängigen Kunststoffe schnell zu identifizieren, und zwar mit der Spektroskopie im nahen Infrarotlicht (NIR). Das Anwendungsspektrum der trinamiX-Technologie reicht nach eigenen Angaben von klassischen Polyolefinen wie PE, PP und PVC (Polyethylen, Polypropylen und Polyvinylchlorid) bis hin zu PET (Polyethylenterephthalat), das vor allem als Material für Getränkeflaschen bekannt ist. Darüber hinaus ließen sich auch technische Kunststoffe wie ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol) oder PA (Polyamid), deren Unterscheidung für die Recyclingunternehmen besonders wichtig sei, korrekt identifizieren – auch in Mischungen mit anderen Kunststoffen.

Bei der NIR-Spektroskopie handelt es sich im Grundsatz um eine bewährte – stationäre – Technologie, die trinamiX jetzt um ein portables Format zur Vorort-Analyse erweitert hat. Die hierbei genutzte infrarote Strahlung, schließt sich als ein Teil des elektromagnetischen Spektrums direkt an den Bereich des sichtbaren Lichts an und umfasst Wellenlängen zwischen 1 mm und 750 nm. Durch Absorption von infraroter Strahlung können Atome in Molekülen zu Schwingungen angeregt werden. "Im nahen Infrarot (NIR) zwischen 800 nm und 2,5 μm finden sich die höchstfrequenten Grundschwingungen sowie Oberschwingungen und Kombinationsschwingungen", erklärt Peter Eyerer im Buchkapitel "Prüfung von Kunststoffen und Bauteilen" (Seite 20). Darüber hinaus, so Tom Scherzer, besitze die NIR-Spektroskopie aufgrund ihres spezifischen Messprinzips eine hohe Empfindlichkeit für typische Molekülstrukturen der organischen Chemie, die für synthetische Polymere relevant sind. "Daher eignet sich die NIR-Spektroskopie besonders gut für Anwendungen in der Polymerherstellung und -verarbeitung und verwandten Bereichen" ("Near-Infrared Spectroscopy", Seite 476).

Sortenreinheit verbessert Rezyklat-Qualität

Zum Beispiel zur Unterscheidung von HDPE (High-Density Polyethylen) und LDPE (Low-Density Polyethylen). Polyethylen (PE) ist ein beliebter Kunststoff zur Herstellung von Folien oder Behältern. Je nach Dichte lässt sich PE in HDPE und LDPE unterscheiden. Unterschiede in den mechanischen Eigenschaften hätten einen Einfluss auf die Verarbeitung und den nachgelagerten Recyclingprozess, heißt es in einer Unternehmensmitteilung der BASF: Eine sortenreine Trennung sei daher wichtig für den weiteren Verarbeitungsprozess und wirke sich im Recyclingprozess begünstigend auf die Qualität des Rezyklats aus. Aktuell sei das Recycling von PE-Werkstoffen wirtschaftlich höchst interessant, denn "auf unserer digitalen Handelsplattform beobachten wir die derzeitige Unterversorgung am PE-Markt und die damit verbundenen Preiserhöhungen", kommentiert Florian Hüter, Head of Sales bei cirplus, dem globalen Marktplatz für Rezyklate und Kunststoffabfälle. 

NIR-Spektroskopie jetzt handlich und mobil

Die derzeitige Situation "eröffne Recyclingunternehmen neue Chancen", zeigt sich BASF überzeugt, und mit der trinamiX-Technologie könnten nun die unterschiedlichen Zusammensetzungen verschiedener Kunststoffe durch den einfachen Einsatz eines tragbaren Handgeräts, das die cloudbasierte Datenanalyse über eine mobile App bewerkstelligt, präzise bestimmt und somit unterschieden werden. Auch für die Rückgewinnung von Mischkunststoffen aus PE und PP liefere die NIR-Spektroskopie wertvolle Einblicke, sodass die unterschiedlichen Spezifikationen und Qualitätsvorgaben der zu produzierenden Rezyklate genauer erfüllt werden könnten.
 

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Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2021 | OriginalPaper | Buchkapitel

Spektroskopie

Quelle:
Exam Survival Guide: Physikalische Chemie

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