Mit Standards den Kreislauf für Kunststoffe schließen - Material- & Anwendungsspezifische Standardisierung basierend auf der DIN SPEC 91446.

Projekttitel: Mit Standards den Kreislauf für Kunststoffe schließen - Material- & Anwendungsspezifische Standardisierung basierend auf der DIN SPEC 91446."

Ideengeber*in:

Potenzielle Projektpartner*innen

• Prof. Hans-Josef Endres, Institut für Kunststoff- und Kreislaufwirtschaft, Universität Hannover (zugesagt)
• Martin Doedt, Kunststoffinstitut Lüdenscheid (zugesagt)
• Harry Reichert, VDMA
• Harald Lehmann, TOMRA AG
• Naomi Denz, Steinert GmbH
• Elena Berg, RWTH Aachen
• Frank Stammer, GKV Techpart
• Achim Ilzhöfer, Covestro

Ausgangslage

Welche Situation liegt aktuell wie vor?

Die DIN SPEC 91446 („Klassifizierung von Kunststoffrezyklaten durch Datenqualitätslevel für die Verwendung und den (internetbasierten) Handel“) wurde von cirplus im Jahr 2020 initiiert, um die Normungslücken im Bereich des Kunststoffrecyclings zu schließen. Die Datengrundlagen im Bereich der Reyzklate galt bis dahin als grundlegend defizitär und oftmals in sich widersprüchlich. Oder aber bestehende Standards (wie zB die EN 1534x Reihe) spiegelten nur ungenügend die Anforderungen and Daten- und Materialqualität der Rezyklate wider für den Einsatz in höherwertigen Kunststoffanwendungen. 

Die Erfüllung dieser Qualitätsanforderungen in Abwesenheit verlässlicher Standards war somit stets einem umständlichen Prozess unterworfen, wo Hersteller von Rezyklaten in individuelle Produktions- und Lieferbeziehungen mit einem Abnehmer einsteigen mussten. Selbst wenn es zu erfolgreichem Abschluss einer Lieferbeziehung kam, war und ist diese oftmals begrenzt in Volumen und Qualität und nicht leicht skalierbar aufgrund der Kleinteiligkeit des Recyclingmarktes Stand 2021, wo allein in Europa ca. 1100 Kunststoffrecyclern knapp 50.000 Kunststoffverarbeitern gegenüberstehen (Quelle: European Plastic Converters: 2021). Eine große Hürde also für die Steigerung des Rezyklateinsatzes weltweit, was mithin auch einer verstärkte Rückführung von Kunststoffabfällen in Produkte - also einer echter Circular Plastic Economy - im Wege steht.

Die DIN SPEC 91446 änderte dies, indem zum ersten Mal ein Standard erarbeitet wurde, der allen Marktteilnehmern eine gemeinsame Sprache über die notwendige Datenquantität und -qualität des jeweiligen Materials lieferte als Grundvoraussetzung dafür, ob dieses überhaupt für den Einsatz in einem bestimmten Produktionsprozess zur Anwendung kommen kann, mitunter also ob man mit dem Hersteller des Rezyklats überhaupt in Vertragsverhandlungen einsteigen sollte. Die DIN SPEC wurde als Rahmenstandard konzipiert, der darauf aufbauend die Entwicklung von material- bzw. anwendungsspezifischen Standards ermöglichen soll. Mit der Veröffentlichung der DIN SPEC 91446 im November 2021 ist die Basis für die Entwicklung solcher anwendungs- und materialspezifischen Folgestandards für die Anwendung in einzelnen Branchen nun möglich.

Welche Bedarfe liegen bei welchen Marktteilnehmern*innen vor?

Eine Standard für den Einsatz von Rezyklaten im technischen Kunststoffbereich existiert bisher nicht. Die bisherig existierenden Normen, hier v.a. die EN 1534x Reihe auf europäischer Ebene, decken lediglich die Standard-Kunststoffe (PET, PE, PP, PS und PVC) ab und sind darüberhinaus auch ungenügend in Umfang ind Detailgrad, um als Grundlage für das Recycling von technischen Kunststoffen zu dienen. Ein solcher Standard bzw. solche Standards sind aber dringen nötig, damit nicht nur im Verpackungssektor, sondern insbesondere im Automobil und Bauwesen mehr Kunststoffe im Kreis geführt werden können.

Welche Lösungen existieren derzeit für welche Marktteilnehmer*innen? 

Keine. Wenn und soweit Markteilnehmer sich für den Einsatz von Kunststoffrezyklaten im technischen Bereich interessieren, mussten sie in Ermangelung vorliegender Standards umständlich individuelle Recyclingunternehmen ansprechen und in einen langwierigen Produktionsabstimmungsprozess eintreten - ohne Garantie, dass dieser etwaige Lieferant tatsächlich die Daten- und Qualitätsanforderungen erfüllen kann. Diese Ausgangslage ist allegmein abschreckend für Kunststoffverarbeiter, OEM und Markenartiklern, weswegen in der Regel zu Neuware gegriffen wird. Eine echter Deal-Breaker für menr Nachhaltigkeit in der Kunststoffbranche: denn wo keine Nachfrage nach Rezyklaten aufgrund fehlender Standards, da auch keine Nachfrage nach Kunststoffabfällen - das Ausgangsmaterial für Rezyklate. Mit bekannten Folgen für die Umwelt durch Deponierung, Verbrennung oder (illegalem) Export.

Weshalb sind diese Lösungen nicht hinreichend genug? 

Siehe oben. In Ermangelung standardisierter Lösungen findet fast kein Einsatz von Rezyklaten im technischen Bereich statt. Wenn überhaupt, dann lediglich aus sog. post-industriel Abfällen, dh Kunststoffresten, die bei der Produktion angefallen sind. Die tatsächliche Umweltproblematik bei Kunststoffabfällen fällt jedoch im post-consumer Bereich an, dh bei den Abfällen, die bereits ihre Nutzungsphase durchlaufen haben (hier zB: alte Autos, Windkraftanlagen etc.).  

Was ist der Stand der Technik?

Der Stand der industriellen Recyclingtechnik für technische Kunststoffe hat zwar Marktreife, kommt aber idR nur bei post-industrial Abfällen zum Zuge. Des weiteren steht die gesamte Recyclingbranche vor großen Technologiesprüngen durch die ambitionierten Selbstverpflichtungen und zunehmend strenger Regulierung zur vermehrten Kreislaufführung von Kunststoffen. Ein entsprechender Standard für technische Kunststoffe

Welche themenverwandten Standards, technische Regeln, Normenausschüsse, Gremien, Foren und Konsortien sind Ihnen bekannt bzw. existieren bereits?

DIN SPEC 91446

EN 15343, EN 15344, EN 15345, EN 15346, EN 15347

Beschreibung der Vorarbeiten: Handelt es sich um eine Anschubförderung? Inwiefern ist das Produkt bereits entwickelt?

Es handelt sich um eine Anschubförderung basierend auf der DIN SPEC 91446. Ersterer Standard wurde explizit als Rahmenstandard konzipiert, auf dessen Grundlage material- und anwendungsspezifische Standards entwickelt werden sollen. Insofern ist ein entscheidender Teil an Vorarbeit bereits geleistet wurde, insgesamt sind über 1000 Stunden Arbeitszeit in die Erarbeitung der DIN SPEC 91446 geflossen. 

Inwiefern passt das Thema zu dem von Ihnen ausgewählten DIN-Connect Themenschwerpunkt?

Ohne Standards, keine Circular Economy. Um der linearen Wirtschaft den Übergang in das zirkuläre, nachhaltige Wirtschaften zu ermöglichen, braucht es Standards, die die industrielle Skalierung des Reyzklateinsatzes überhaupt erst ermöglichen. Insfoern steht dieses Projekt auch im Einklang mit der CE Roadmap für Kunststoffe, die das DIN gerade entwickeln lässt. 

Nutzen

Worin liegt das Optimierungspotential?

Der post-consumer Rezyklateinsatz im technischen Kunststoffbereich liegt nahe 0%, hingegen produziert die Menschheit weiterhin jedes Jahr mehr als 400 Millionen Tonnen Kunststoffe, wovon laut der Conversio Welt-Stoffstromstudie Kunststoffe aus dem Jahr 2020 bis zu 77 Millionen Tonnen den Weg in die nicht fachgerechte Entsorgung durch wilde Deponierung oder illegale Entsorgung. Nur durch Qualitätssteigerungen im Rezyklatbereich kann es gelingen, hier vermehrt Nachfrage nach Abfällen zu erzeugen und diese höherwertig und mehrfach im Kreis zu führen. 

Im Rahmen des DIN Connect 2022 bewerben wir uns daher um die Entwicklung eines solchen material- bzw. anwendungsspezifischen Standards für den Bereich der technischen Kunststoffe (u.a. ABS, PC, PA, POM, PMMA). Mit Ausnahme vom spezifischen PVC-Fensterrecycling fehlt es im Bereich der technischen Kunststoffe bisher komplett an nationalen oder internationalen Standards (die EN 1534x-Reihe befasst sich lediglich mit den Standardkunststoffen PE, PP, PS, PET und hat noch nicht die notwendige Qualität/Tiefgang um in der praktischen Anwendung relevant zu werden). Im Bereich der Rezyklate für technische Kunststoffe werden daher in nahezu allen Fällen eigene B2B-Verträge geschlossen, da es keine entsprechenden Standards gibt, um die Rezyklate zu beschreiben. Auf der Logik der DIN SPEC 91446 aufbauend soll daherin diesem Innovationprojekt also ein Unterstandard entwickelt werden, der den Einsatz und die Bewertung von technischen Kunststoffrezyklaten in der Industrie erleichtert. Eine weitere Innovation ist in der Weiterentwicklung der Methodik zur material- und anwendungsspezifischen Normierung von Rezyklaten zu sehen, die dann als richtungsweisendes Vorbild für weitere material- oder anwendungsspezifische Standards dienen kann.  Abnehmer von technischen Kunststoffen finden sich insbesondere in der Automobil- und Baubranche sowie dem E&E-Bereich und sie machen ca. 20 - 30% des weltweiten Gesamtmarktes aus. Die Dynamik des Kunststoffrecyclings nimmt im Bereich der technischen Kunststoffe ebenfalls an Fahrt auf, und gerade hier ist der Bedarf an allgemein zugänglichen Standards für hochwertige Rezyklate zum weiteren Ausbau der Kreislaufwirtschaft relevant. BMW verkündete auf der Jahreshauptversammlung 2021 die Strategie „Secondary First“ und verpflichtet sich in Zukunft, wo immer möglich Sekundärrohstoffe im Fahrzeugbau einzusetzen (Quelle: BMW: 2021). Und auch die Baubranche setzt zunehmend auf den Einsatz von Kunststoffrezyklaten, so will zB der Verband der Kunststoffrohrerzeuger mit seinen Mitgliedern in Deutschland eine Verdoppelung des Rezyklateinsatz innerhalb der nächsten 10 Jahre erreichen (Quelle: KRV: 2021). Auch im Rahmen der ersten Arbeiten zur Circular Economy Roadmap hat sich gezeigt, dass hier noch ein großer Normungsbedarf besteht. Gleichzeitig grenzt sich dieses Vorhaben von den bestehenden Normierungsarbeiten im Bereich der Verpackungswerkstoffe ab, so dass hier mittels einer DIN SPEC ein zukunftsweisender und nicht konkurrierender Ansatz entwickelt werden kann.   

Wer profitiert von der Innovation und dem Standard?

Alle Unternehmen der Wertschöpfungskette Kunststoffe; mittelbar Mensch und Umwelt, durch geringeren Eintrag von Kunststoffen in die Umwelt bzw. geringere Verbrennung von Abfällen. 

Wie werden die Ergebnisse nach Projektabschluss verwertet?

Wie bereits bei der DIN SPEC 91446 besteht das Interesse, diese neue DIN SPEC zügig in einen europäischen Standard/Norm zu überführen. Gleichzeitig wird sie in die Digitalplattform der cirplus GmbH integriert, um somit zur zügigen Verbreitung des Standards weltweit beizutragen. Stand Januar 2022 sind auf der Plattform cirplus knapp 1200 Unternehmen aus 99 Ländern aktiv, Trend weiter stark steigend. In der Kombination aus tiefem Fachwissen von Kunststoffen und Digitalisierung liegt das besondere Potenzial dieses Projektes. 

Skizzieren Sie bitte die europäische/internationale Bedeutung

Die von der europäischen Kommission ins Leben gerufene Circular Plastics Alliance (CPA) hat sich zum Ziel gesetzt, über alle Industrien hinweg den Rezyklateinsatz bis zum Jahr 2025 auf 10 Millionen Tonnen mehr als zu verdoppeln (ggü dem Ausgangsjahr 2019). Der Circular Economy Action Plan der EU beabsichtigt die Einführung einer Mindestrezyklatquote über alle Produktkategorien hinweg noch in diesem Jahr. Die Vorarbeiten der CPA haben mittlerweile im Dezember 2021 zu einem offiziellen Standardisierungsantrag der EU an CEN / CENELEC geführt, der einen ganzen Normenkatalog fordert, zu erarbeiten bzw. die bestehenden grundlegend zu überarbeiten. Ohne Standards, keine Circular Economy von Kunststoffen. 

Bestehen Einreichungsmöglichkeiten bei Europäischen und internationalen Normungsorganisationen (CEN/CENELEC/ISO/IEC)?

Ja, Christian Schiller und Martin Doedt sind vom DIN entsandte Experten im TC 249/WG11, Frank Stammer von GKV Tecpart ist stellv. Convener dieser WG. Wie bereits mit der DIN SPEC 91446 geschehen wir beabsichtigt, diese neue DIN SPEC nach Erarbeitung auf europäischer Ebene einzureichen. 

Skizzieren Sie bitte die Markt- und gesellschaftliche Relevanz

Mehr als 15 Millionen Tonnen Plastikmüll finden mittlerweile jährlich den Weg in die Ozeane (Jambeck, J., E. Moss, B. Dubey et al. (2020). Leveraging Multi-Target Strategies to Address Plastic Pollution in the Context of an Already Stressed Ocean) und werden dadurch zunehmend zu einer Bedrohung von tierischer und menschlicher Gesundheit. Gleichzeitig ist der weltweite Anstieg der Kunststoffproduktion bereits ein Faktum, eine Vervierfachung der weltweiten Produktionsmenge wird prognositizert für das Jahr 2050 gegenüber 2019 (Ellen MacArthur Foundation (2017), The New Plastics Economy: Rethinking the Future of Plastics & Catalysing Action.). Bis zum Jahr 2040 soll zudem die Menge an unsachgemäßer Abfallbehandlung ('mismanaged waste') 239 Millionen Tonnen jährlich annehmen (insgesamt 56% der globalen Plastikmüllmenge) - mit noch unabsehbaren Folgen für die planetare Gesundheit (The Pew Charitable Trust/SYSTEMIQ (2020), Breaking the Plastic Wave.) 

Vor diesem Hintegrund ist die bessere Kreislaufführung von Kunststoffen nicht nur ein Gebot der ökologischen Vernunft - sie hat auch eine positive ökonomische Komponente durch die zu erwartenden Qualitäts- und Kapazitätssteigerungen der Kunststoffrecyclingproduktion weltweit. Denn das bedeutet mehr Investitionen und mehr und bessere Arbeitsplätze in der Kreislaufwirtschaft. Zudem besteht gerade für einen rohstoffarmen Kontinent wie Europa in der besseren Verwertung der Kunststoffabfälle die große Chance, unabhängiger vom Import von Erdölprodukten zu sein aus Weltregionen, die großer geopolitischer Instabilität unterliegen. Auch kann durch die verbesserte Kreislaufführung die emotionale Brisanz des Themas Kunststoff beim Verbraucher entschärfte werden, denn nicht der Kunststoff an sich ist idR das Problem, sondern der mangelhafte Umgang damit am Ende seiner Nutzungsphase. 

Kompetenzen und Ressourcen

Die Kompetenzen und Ressourcen zur Erarbeitung dieses Standards sind vorhanden. Mit Prof. Endres vom IKK Hannover (Teilnahme bereits zugesagt) und Martin Doedt vom Kunststoffinstitut Lüdenscheid (Teilnahme bereits zugesagt) ist umfangreiches Prüf- und Fachwissen zur Erarbeitung praxistauglicher Standards vorhanden - wie sie bereits bei den Arbeiten zur DIN SPEC 91446 unter Beweis gestellt haben als Konsortialleiter respektive Arbeitsgruppenleiter. Christian Schiller bringt als Gründer und Geschäftsführer der cirplus GmbH umfangreiche Digitalisierungskompetenz insbesondere im Hinblick auf die Verknüpfung der Arbeitsergebnisse und der digitalen Verbreitung des Standards über Digitalplattformen. Weitere o.g. Interessenten sind ebenfalls stark in der Normung aktiv und sind damit potenzielle Projektpartner. Alle Teilnehmer verfügen zudem über ausreichende finanzielle und personelle Ressourcen, um die DIN SPEC zu erarbeiten, siehe nur die DIE SPEC 91446 arbeiten. 

Standardisierungsscope

Der geplante Standard definiert die Anforderungen an technische Kunststoffrezyklate nach Polymer bzw. Anwendung für die Hersteller und die Verarbeiter von diesen Kunststoffrezyklaten basierend auf dem Rahmenstandard der DIN SPEC 91446.

Sind folgende Aspekte potentiell betroffen?

Siehe oben. Mittelbar kann mit der Einführung und Verbreitung des Standards ein positver Beitrag zum Umwelt- und Gesundheitsschutz geleistet werden durch einen verminderten Umwelteintrag von Plastikabfällen.