Polyester-Recycling: werkstoffliche und chemische Wege
Das werkstoffliche Recycling verkürzt die Kette und schleppt die Farbe mit; die chemische Depolymerisation führt das Polymer zurück zum Monomer und baut die Qualität wieder auf Neuwareniveau auf — der Unterschied liegt darin, ob die intrinsische Viskosität erhalten bleibt.
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Beim Recycling von Polyester (PET) gibt es zwei grundlegende Wege: den werkstofflichen Weg, bei dem das Makromolekül unter Wärme- und Scherbeanspruchung erneut aufgeschmolzen wird, und den chemischen Weg (Depolymerisation), bei dem die Esterbindungen gespalten werden und das Polymer zum Monomer zurückkehrt. Der technische Unterschied zwischen beiden lässt sich weitgehend auf eine einzige Größe zurückführen — die intrinsische Viskosität (IV, dL/g) —, denn dieser Wert folgt der Kettenlänge und bestimmt damit Verspinnbarkeit und Festigkeit. Gemessen wird die Viskosität nach ASTM D4603 (Glaskapillarviskosimeter bei 0,50 % Konzentration in Phenol/Tetrachlorethan; streng genommen liefert das Verfahren die inhärente Viskosität, die eng mit der IV zusammenhängt) und ISO 1628-5.
Werkstofflicher Weg: aufschmelzen, extrudieren — und in jedem Zyklus etwas verlieren
Das werkstoffliche Recycling sammelt überwiegend PET aus Flaschen, wäscht es, mahlt es zu Flakes und extrudiert es erneut. Das Problem ist thermomechanisch: Bei Schmelztemperatur (etwa 250–280 °C) lösen Restfeuchte und Sauerstoff hydrolytischen und thermischen Kettenabbau (chain scission) an den Esterbindungen aus. Die messbare Folge ist ein IV-Abfall — typischerweise von rund 0,80 dL/g in Flaschenqualität (bottle grade) am Eingang auf rund 0,65 dL/g nach der Verarbeitung, in manchen Quellen bis in den Bereich 0,5–0,7. Sinkende IV bedeutet sinkendes Molekulargewicht und sinkende Faserfestigkeit.
Deshalb ist der rein werkstoffliche Weg meist ein Downcycling: Das Material fällt in jedem Zyklus eine Stufe ab, etwa von der Faser zur Füllfaser oder zur Einlage. Verunreinigungen (PVC, Klebstoffe, andere Polymere), Restfarbstoff und die begrenzte Zahl der Zyklen setzen die praktische Obergrenze. PET, das von der Flasche zur Faser gewandert ist, kehrt mit den heute gängigen Technologien nicht zur lebensmittelechten Flasche zurück — der Strom verläuft in eine Richtung.
IV-Wiederherstellung: Festphasen-Nachkondensation (SSP)
Der IV-Verlust des werkstofflichen Wegs wird üblicherweise durch eine Festphasen-Nachkondensation (SSP) ausgeglichen. Das Granulat wird unterhalb der Schmelztemperatur (etwa >200 °C) unter Inertgas oder Vakuum gehalten; Umesterung und Veresterung verlängern die Kette erneut und treiben flüchtige Verunreinigungen aus. Mit SSP kann die IV wieder auf etwa 0,7–0,9 dL/g steigen, und die Farbabweichung (ΔE) lässt sich senken. Für lebensmittelechtes rPET ist SSP faktisch zwingend, für Faserqualität häufig optional; alternativ gleichen reaktive Kettenverlängerer (chain extender) den IV-Verlust teilweise aus.
Chemischer Weg: zurück zum Monomer, neu aufbauen
Das chemische Recycling zerlegt PET in seine Bausteinmonomere; da sich diese Monomere zu einem von Neuware nicht unterscheidbaren Polymer polymerisieren lassen, werden IV-Verlust und Farbproblem praktisch „auf null gesetzt“. Es gibt vier grundlegende Depolymerisationsverfahren: Glykolyse, Methanolyse, Hydrolyse und enzymatische Depolymerisation. Zielprodukt, Bedingungen und Reifegrad unterscheiden sich jeweils.
| Weg | Reagenz / Bedingung | Hauptprodukt | Typische Ausbeute/Reinheit | Reifegrad |
|---|---|---|---|---|
| Glykolyse | Ethylenglykol, ~180–240 °C, Katalysator | BHET (Monomer) | BHET typischerweise hoch (in der Literatur bis ~90 % berichtet) | Industriell am weitesten einsatzbereit |
| Methanolyse | Methanol, hohe Temperatur/hoher Druck | DMT + Ethylenglykol | DMT in hoher Reinheit | Kommerzieller Maßstab (z. B. Eastman) |
| Hydrolyse | Wasser (sauer/neutral/alkalisch), hoher Energieeinsatz | TPA + Ethylenglykol | TPA in hoher Reinheit (kann lebensmittelecht sein) | Hoher Energie- und Chemikalienbedarf |
| Enzymatisch | maßgeschneidertes Enzym (engineered), ~30–70 °C | TPA + Ethylenglykol | Hohe Selektivität; berichtete Depolymerisation im Bereich von Stunden | Im Scale-up (z. B. Carbios) |
Die Glykolyse ist der reifste und am weitesten industrialisierte Weg: Sie arbeitet meist bei Atmosphärendruck und moderater Temperatur und liefert Bis(2-hydroxyethyl)terephthalat (BHET). Die Methanolyse erzeugt Dimethylterephthalat (DMT) — die molekulare Methanolyse-Linie von Eastman etwa führt zu diesem Monomerpaar (DMT + MEG). Für die konventionelle Methanolyse gibt das Unternehmen eine gegenüber Neuware um rund 29 % geringere Treibhausgasintensität an, für das Verfahren der neuen Generation um über 70 % (einschließlich vermiedener Emissionen). Diese Zahlen beruhen auf Unternehmensangaben und LCA-Annahmen, nicht auf unabhängig verifizierten Absolutwerten. Die Hydrolyse liefert direkt Terephthalsäure (TPA) und ist deshalb für Lebensmittelkontakt attraktiv, doch Energie- und Chemikalienbedarf erschweren die Skalierung. Der enzymatische Weg arbeitet bei niedriger Temperatur und mit hoher Selektivität; die Anlage von Carbios in Longlaville etwa baut PET durch enzymatische Hydrolyse zu TPA und Ethylenglykol ab und ist bei voller Kapazität auf die Verarbeitung von rund 50.000 Tonnen aufbereitetem Abfall pro Jahr ausgelegt.
Die tatsächlichen Hürden des Textil-zu-Textil-Recyclings
Der eigentliche Engpass ist nicht die Flasche, sondern der textile Einsatzstoff. Kleidungsstücke bestehen selten aus reinem PET: Mischungen aus Polyester und Elasthan machen einen großen Teil der heutigen Konfektion aus, und Elasthan kann schon in geringem Anteil Maschinen verstopfen, Verklumpungen erzeugen und die effiziente Rückgewinnung der übrigen Polymere erschweren. Farbstoffe sind die zweite Hürde — Dispersionsfarbstoffe (Azo/Anthrachinon) sind physikalisch und thermisch in der Faser verankert; im werkstofflichen Weg werden sie mitgeschleppt und machen die Farbe unkontrollierbar, im chemischen Weg müssen sie aus dem Monomerstrom abgetrennt werden. Die dritte Hürde ist der Einsatzstoffstrom: Ein gleichmäßiges, sortiertes und vorbehandeltes Angebot an Textilabfall bleibt fragmentiert und unzureichend.
Deshalb sind chemische und enzymatische Wege für Textil zu Textil aussichtsreicher: Farbstoff- und Mischungsverunreinigungen lassen sich auf Monomerebene abtrennen, und eine selektive Depolymerisation kann den Polyester im Prinzip zurückgewinnen, ohne das Elasthan zu zerstören. Der werkstoffliche Weg bleibt dagegen bei reinen, einkomponentigen und hellen Strömen am effizientesten.
Chain of Custody: GRS und RCS
Eine Aussage über den Rezyklatanteil ist keine Frage der Technik, sondern der Rückverfolgbarkeit. Der Recycled Claim Standard (RCS) von Textile Exchange verlangt mindestens 5 % rezyklierten Einsatzstoff und bestätigt allein den Rezyklatanteil und die Rückverfolgbarkeit; der Global Recycled Standard (GRS) verlangt mindestens 20 % Rezyklatanteil und ergänzt soziale, ökologische und chemische Kriterien (für die Verwendung des GRS-Logos werden in der Regel ≥50 % Anteil erwartet). Beide bauen auf der Chain of Custody des Content Claim Standard (CCS) auf: Die Identität des Materials wird vom Einsatzstoff bis zum Endprodukt dokumentiert. Beim Massenbilanz-Ansatz (mass balance) dürfen Neuware und Rezyklat im Werk vermischt werden, das Produkt darf jedoch nur mit dem tatsächlich zugeteilten Rezyklatanteil ausgezeichnet werden.
Praktische Folge: „recyceltes Polyester“ ist keine einheitliche Sache. Werkstoffliches rPET (überwiegend aus Flaschen; kommerzielle rPET-Beispiele wie REPREVE gehören in diese Kategorie) ist schnell und kostengünstig, aber bei IV und Farbe eingeschränkt; der chemische beziehungsweise enzymatische Weg ist teurer und weniger ausgereift, verspricht aber Qualität auf Neuwareniveau und einen echten Textil-zu-Textil-Kreislauf. Für Einkäufer lautet die richtige Frage nicht „Ist es recycelt?“, sondern „Welcher Weg, welche IV und mit welchem Chain-of-Custody-Nachweis?“.