CircuTray-UP: Innovative Technologien zur Umsetzung einer Kreislaufwirtschaft für PET-Schalen in der Lebensmittelverpackung

Eine Kreislaufwirtschaft für post-consumer PET-Schalen

PET-Schalen werden im Alltag für die Verpackung von Lebensmitteln wie Fleisch, Fisch, Obst und Gemüse oder take-away Produkte eingesetzt, sie finden aber auch breite Verwendung im Non-Food Bereich. Die Schalen sind dabei aus dem gleichen Material gefertigt wie Flaschen PET, für das bereits ein weit verbreitetes, etabliertes und erfolgreiches Recyclingkonzept besteht.   

PET-Schalen werden im derzeitigen Stand der Technik allerdings nicht hochwertig recycelt. Das gilt sowohl für Mono-Material als auch für Mehrschicht-Verbunde mit PE oder anderen Polymeren. Sie werden zwar in Leichtstoffverpackungs(LVP)-Sortieranlagen in PET-Fraktionen sortiert, ein beträchtlicher Anteil dieses Materials endet jedoch in der energetischen Verwertung und ist für den PET-Kreislauf verloren. Die geringe Verarbeitung von post-consumer PET-Trays begründet sich vor allem durch einen hohen Fremdkunststoffanteil (PE, EVOH, EVA, PUR) und Tray-spezifische Materialeigenschaften, die sich in den auf Flaschen-PET optimierten Aufbereitungsanlagen nachteilig auswirken. Ein weiteres Problem besteht in der über die dualen Systeme organisierten gemeinsamen Erfassung von Food und Non-Food Trays, die die lebensmittelrechtliche Konformität eines Wiedereinsatzes im Lebensmittelsektor infrage stellt.

Erfolgreiches PET-Schalenrecycling durch optimierte Trenntechnik

Die "CircuTray"-Umsetzungsphase startet mit aktuell verfügbaren PET-Schalenfraktionen, die heute in modernen LVP-Sortieranlagen gewonnen werden, für eine direkte Weiterverwendung aber deutlich zu hohe Fremdmaterialanteile aufweisen. Daher beginnen die Projektpartner SRH, Fraunhofer und UNISENSOR mit einer positiven Sortierung von Mono-PET-Schalen und einer anschließenden optimierten mechanischen Aufbereitung. Aus Rückstandsfraktionen mit hohem Anteil an Mehrschicht-PET-Sortierfraktionen und Verfahrensrückständen erzeugen Fraunhofer und LÖMI im weiteren Projektverlauf PET-Rezyklate über ein physikalisches, lösungsmittelbasiertes Recycling. Das Öko-Institut bilanziert die innovativen Produkte sowie Prozesse und bewertet ihre Nachhaltigkeit.   

In einem weiteren Schritt werden Reifenhäuser und silver plastics die gewonnen PET-Rezyklate zu Folien verarbeiten und mit einer Migrationsbarriere aus PET-Neuware kaschieren. Die Funktion der Barriere überprüft Fraunhofer und garantiert so den lebensrechtlich sicheren Einsatz sowie die Recyclingfähigkeit der Trays am Lebensende. 

Das Potenzial dieses Konzeptes ist vielversprechend: Derzeit werden pro Jahr rund 430 kt PET-Rezyklate hergestellt, von denen allerdings nur 162 kt/a wieder in Lebensmittelverpackungen (PET-Flaschen) eingesetzt werden. Gelingt in Deutschland die flächendeckende Verarbeitung der von den dualen Systemen erfassten PET-Trays (~120 kt/a) zu hochwertigem PET und die lebensmittelkonforme Gestaltung von neuen PET-Trays mit Rezyklatanteil, könnte das hochwertige PET-Kreislaufpotenzial annähernd verdoppelt werden. Weiterhin stellt eine flächendeckende Rezyklierung von PET-Trays die bisher einzige Möglichkeit dar, PET-Rezyklate für die Produktion von Trays mit rPET bereit zu stellen, ohne den etablierten Kreislauf von PET-Flaschen zu stören.

Für die direkte Umsetzung der Projektergebnisse stehen die im Markt etablierten PET-Aufbereiter SRH und PET-Tray Hersteller silver plastics bereit. Das noch benötigte optimierte Equipment der zirkulären Wertschöpfungskette stellen die Anlagenhersteller Reifenhäuser und Lömi. Die begleitende Ergebniskommunikation mit anderen Teilnehmern der Wertschöpfungskette unterstützt dabei die zügige und flächendeckende Implementierung der Technologien im europäischen Wirtschaftsraum.   

Weiterentwicklungen im PET-Recycling und Flake-Sortier-Technologie (Stand April 2025)

Bisherige Ergebnisse des Projekts CircuTray-UP umfassen unter anderem die materielle Analyse verschiedener Post-Consumer-PET-Abfälle der Abfallfraktion 328-5, aufgeteilt in Multi-PET- und Mono-PET-Fraktionen. Diese Analysen ergaben einen massenbezogenen Polyolefin-Anteil von 5–10 % im Multi-PET sowie 0,2–5 % im Mono-PET und einen PVC-Anteil von maximal 0,2 % in beiden Fraktionen. Insbesondere der Polyolefin-Anteil der Mono-PET-Fraktionen verdeutlicht den Bedarf für Verbesserungen im Bereich der Sortierung auf Flake-Ebene.

Unisensor konnte bereits zeigen, dass eine Sortierung von PET-Flakes über den PowerSort eine erhebliche Reduzierung des Fremdstoffanteils, insbesondere von PVC, erzielen kann. In einem Versuch konnte eine Reduzierung des PVC-Anteils in den Flakes auf unter 30 ppm in zwei Sortierschritten erreicht werden. Zudem konnte nur durch Sortierung auf Flake-Ebene eine Reduktion des Multilayer-Anteils in einer Mono-PET-Fraktion um 50 % erzielt werden. Der Polyolefin-Anteil der Multi-PET-Flakes wurde im Labormaßstab durch lösemittelbasiertes Recycling entfernt, wodurch eine Verarbeitung der gereinigten Flakes über Flachfolienextrusion ermöglicht wurde. Für die Skalierung des lösemittelbasierten Recyclings im Demonstrationsmaßstab, bestehend aus einer iterativen Entfernung der Polyolefin-Komponenten mittels selektiver Extraktion, wurde ein Anlagenkonzept entwickelt. Vorbereitungen für die geplante Skalierung im Demonstrationsmaßstab im dritten Quartal 2025 sind derzeit im Gange; eine vorherige Skalierung im kleintechnischen Maßstab fand im April 2025 statt.

Zur Aufbringung einer Virgin-PET-Schicht als funktionelle Barriere bei gleichzeitigem Erhalt der Tiefziehbarkeit wurden verschiedene recyclingkonforme Klebstoffe sowie eine ein- bzw. doppelseitige Laminierextrusion geprüft. Alle getesteten Methoden ermöglichten eine Verarbeitung über Tiefziehverfahren, wobei die klebstofffreie Laminierextrusion die besten optischen Ergebnisse erzielte. Die Überprüfung der realen Barrierefähigkeit am tiefgezogenen Bauteil beginnt ab Juni 2025. Mit Ergebnissen ist frühestens im September 2025 zu rechnen.