Chemisches Recycling von Polystyrol mittels kontinuierlicher thermischer Depolymerisation im Doppelschneckenextruder
Philipp Alexander Schäfer
Ein Ansatz zur Qualitätssteigerung von recycelten Kunststoffen ist das chemische Recycling mittels thermischer Depolymerisation. Polystyrol ist einer der wenigen Kunststofftypen, der durch die Einwirkung von hoher thermischer und mechanischer Energie wirtschaftlich mit einer relativ hohen Zersetzungsgeschwindigkeit sowie einer hohen Monomerausbeute thermisch depolymerisiert werden kann. Statt der Nutzung eines etablierten diskontinuierlichen Reaktors wird im Rahmen dieser Arbeit die Verwendung eines kontinuierlichen Schneckenreaktors untersucht. Die Herausforderung beim Einsatz eines Schneckenreaktors zum Recycling von Polystyrolabfällen ist, dass eine hohe Prozessstabilität bei der Depolymerisation vorliegen muss, um wechselnde Qualitäten im Eingangsmassestrom auszugleichen. Ziel der Depolymerisation von Polystyrol ist es, die Monomerausbeute im Produktstrom zu maximieren. Grundlage der Untersuchungen für die thermische Depolymerisation von Polystyrol ist ein gleichläufiger ineinandergreifender Doppelschneckenextruder, welcher im ersten Teil der Arbeit für die Anforderungen an die Entgasung der Reaktionsprodukte während der Depolymerisation gezielt ausgelegt wird. Im zweiten Teil der Arbeit erfolgt die Einflussanalyse der Parameter Schneckenkonfiguration, Materialzusammensetzung, Gehäusetemperatur, Massedurchsatz, Schneckendrehzahl und Vakuumdruck auf die Kondensatausbeute und -zusammensetzung.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Depolymerisation auf Basis eines Doppelschneckenreaktors durch die gezielte Anpassung der Anlagenkonfiguration auch bei hohen Durchsätzen möglich ist. Durch die Variation der Prozessparameter kann zudem die Depolymerisation von Polystyrol gezielt hinsichtlich der Zielgröße, beispielsweise einer hohen Styrolausbeute bei einem geringen Anteil von Co Siedern im Kondensat, eingestellt werden.
