Chemie entdeckt Abfall als Rohstoffquelle

Aus stark gemischten polyolefinhaltigen Restfraktionen, die aus dem mechanischen Recycling übrig bleiben, lassen sich mit dem chemischen Recycling kohlenstoffhaltige Sekundärrohstoffe herstellen. Solche öligen Fraktionen können in Crackern Rohöl ersetzen.

Foto: Plastics Europe Deutschland

In Deutschland könnten deutlich mehr Kunststoffe recycelt werden. Das zeigt die neue Studie „Chemisches Recycling in Deutschland – Ist-Situation 2024 und Ausblick bis 2030/2035“ des Beratungsunternehmens Conversio. Danach bieten sich chemische Verfahren als Ergänzung zum mechanischen Recycling an – vor allem für solche Kunststoffabfälle, die sich mit klassischen Verfahren kaum hochwertig verwerten lassen, weil sie zu komplex oder zu stark verschmutzt sind.

„Bei dem chemischen Recycling handelt es sich um eine Zukunftstechnologie zur Reduktion von Treibhausgasen und zur Versorgung mit Rohstoffen“, betont Matthias Belitz. Der Bereichsleiter Nachhaltigkeit, Energie und Klimaschutz beim Verband der chemischen Industrie (VCI) in Frankfurt am Main spricht von einer Win-win-Situation für Klimaschutz und Resilienz.

„Bisher ist die installierte Kapazität für chemisches Recycling in Europa vor allem außerhalb Deutschlands angesiedelt“, weiß Christine Bunte, Hauptgeschäftsführerin von Plastics Europe Deutschland. Dass das Bundesministerium für Umwelt, Klimaschutz, Naturschutz und nukleare Sicherheit (BMUKN) chemisches Recycling im neuen Verpackungsdurchführungsgesetz erwähnen will, hält sie für ein wichtiges Signal, das Potenzial auch hier im Land zu heben.

Kaskade – statt sofort thermisch verwerten

Das Potenzial ist groß: 2023 fielen in Deutschland in Haushalten, Gewerbe und Industrie rund 5,56 Mio. t Post-Consumer-Kunststoffabfälle an. Knapp 2 Mio. t davon – das entspricht gut 35 % – wurden mechanisch recycelt. Der große Rest – knapp 3,6 Mio. t – wurde zu etwa zwei Dritteln in Müllverbrennungsanlagen thermisch verwertet und zu etwa einem Drittel als Ersatzbrennstoff beispielsweise in Zementwerken eingesetzt.

Doch genau dieser Rest ließe sich im Sinne einer Kaskadennutzung anders nutzen: Mit chemischen Verfahren könnte der Kohlenstoff im Kunststoffabfall zugänglich gemacht werden, um daraus neue Kunststoffe herzustellen. Dieses „chemische Recycling“ würde die Abhängigkeit der Chemieindustrie von Rohölimporten ein Stück weit senken.

Die Bestandsaufnahme „Chemisches Recycling in Deutschland – Ist-Situation 2024 und Ausblick bis 2030/2035“ von Ende 2025 zeigt jedoch das ernüchternde Bild, dass diese Recyclingvariante noch in den Kinderschuhen steckt.

Ein Blick auf die chemische Recyclinganlage von Carboliq in Enningerloh im Münsterland (links). Christian Haupts, Senior Partner von Carboliq, zeigt Christine Bunte, Hauptgeschäftsführerin von Plastics Europe Deutschland, gebrauchte Multilayerfolien, die die Firma in der Anlage zu Sekundärrohstoffen verarbeitet.

Foto: Plastics Europe Deutschland

Varianten des chemischen Recyclings

Es bieten sich mehrere Möglichkeiten an, Abfälle chemisch zu recyceln. Sie lassen sich in drei Gruppen einteilen:

• Die sanftesten Verfahren basieren darauf, Kunststoffe mithilfe eines Lösemittels in Monomere oder Oligomere, also kurzkettige Bausteine des jeweiligen Kunststoffs, zu spalten. Diese „Solvolysen“ eignen sich für Kunststoffsorten, die durch Polyaddition oder Polykondensation hergestellt werden. Dazu zählen Polyethylenterephthalate (PET), Polyurethane (PUR), Polyamide (PA) und Polycarbonate (PC). Dieser Weg zum Wiedereinsatz in Kunststoffen ist der Kürzeste, da die kurzkettigen Bausteine letztlich nur wieder zum Kunststoff polymerisiert werden müssen.
• Die Pyrolyse eignet sich für Altreifen oder für Kunststoffabfällen reich an den Polyolefinen Polyethylen und Polypropylen. Die Pyrolyse findet bei höheren Temperaturen statt: ohne Katalysator bei bis zu 600 °C bei Polyolefingemischen und bis zu 700 °C bei Altreifen, mit Katalysator bei jeweils weniger als 400 °C. Die Verölung ähnelt der Pyrolyse, nur wird den Abfällen ein hochsiedendes Lösemittel hinzugegeben. Bei diesen Verfahren entstehen Pyrolyseöle, die Chemieunternehmen nach Aufreinigung in Crackern weiterverarbeiten können. Bei der Altreifenpyrolyse kommen Stahl und Ruß hinzu.
• Die aggressivsten Verfahren sind die der Gasifizierung. Bei Temperaturen von 700 bis 1 200 °C lassen sich gemischte kunststoffhaltige Abfälle aller Art in Synthesegas umwandeln. Dieses Gas enthält unter anderem Kohlenstoffmonoxid (CO) und Wasserstoff (H₂) und daraus lassen sich etwa Chemikalien wie Methanol (CH₃OH) und auch wieder Polymere herstellen. Der Weg zum Wiedereinsatz in Kunststoffen ist hier aber am längsten, da die Kunststoffkette komplett wieder aufgebaut werden muss.

Daneben existiert das physikalische Recycling. Hier wird der Kunststoff nicht zerstört, sondern mit Lösemitteln aufgelöst. Es findet also keine chemische Abbaureaktion statt und die Polymerketten bleiben unbeschadet. Dieses Recycling eignet sich vor allem für einige Verbundmaterialien und Kunststoffabfälle, die problematische Chemikalien wie bromierte Flammschutzmittel enthalten und wurde in der Studie nur am Rande betrachtet. Auch jene Kunststoffabfälle, die als Reduktionsmittel zur Substitution fossiler Rohstoffe wie Koks oder Kohle bei der Roheisenherstellung eingesetzt wurden, standen nicht im Fokus der Studie.

Chemisches Recycling in den Startlöchern

In Deutschland sind 2024 fünf Pyrolyseanlagen in Betrieb gewesen: vier Pilotanlagen für chemisches Recycling gemischter Polyolefine (Kapazität: insgesamt bis zu 10 000 t) sowie eine industrielle Anlage (20 000 t) für die Pyrolyse von Altreifen. Die Output-Kapazität betrug rund insgesamt 10 500 t Pyrolyseöl sowie etwa 6 200 t Ruß – auch „recovered Carbon Black“ (rCB) genannt – und etwa 4 000 t Stahl. Das Pyrolyseöl können Chemieunternehmen nach einer Aufreinigung in Dampfcrackern zu Basischemikalien wie Ethen oder Propen, den Grundbausteinen der Kunststoffe Polyethylen und Polypropylen, verarbeiten. Die lösemittelbasierten Verfahren und auch die zur Gasifizierung befinden sich in Deutschland allesamt noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium. Die Solvolyse-Anlagen hatten eine Kapazität von unter 500 t, die zur Gasifizierung weniger als 100 t.

Ausblick 2035

Die Autoren der Studie haben drei Szenarien miteinander verglichen:

• Im „konservativen Szenario“ wurden nur jene Anlagen berücksichtigt, die sich bereits im Bau befinden. Hier würde die Kapazität bis 2030 auf etwa 105 000 t/a steigen – mit einem Output von etwa 80 000 t. Genauer: Zwei industrielle Anlagen für gemischte Polyolefinabfälle (24 600 beziehungsweise 50 000 t) werden derzeit gebaut, zehn weitere Anlagen befinden sich in Planung.
• Im „realistischen Szenario“ wurde versucht, etwa am Stand des jeweiligen Genehmigungsverfahrens bei Anlagen zur Pyrolyse und Solvolyse abzuschätzen, wie sich die Kapazität entwickeln könnte. Die Prognose liegt bei rund 300 000 t im Jahr 2035 – mit einem Output von 210 000 t.
• Das „progressive Szenario“ geht davon aus, dass alle angekündigten Projekte verwirklicht werden und zusätzliche Anlagen zur Solvolyse und Gasifizierung gebaut werden. Dies könnte zu einer Kapazität von bis zu 840 000 t führen – mit einem Output von 570 000 t.

Würde das progressive Szenario Realität, könnten in neun Jahren bereits rund 27 % jener 3 Mio. t Kunststoffabfälle, die heute thermisch verwertet werden, chemisch recycelt werden.

Die Studienautoren gehen jedoch davon aus, dass sich einzelne Investitionen verzögern werden und halten für 2035 eine Kapazität von rund 300 000 t für wahrscheinlich. Dann würden etwa 10 % der heute thermisch verwerteten Kunststoffabfälle stofflich wiederverwertet. Mit deren Output – überwiegend Pyrolyseöl – ließe sich aber selbst ein kleinerer Cracker der Chemie nicht vollständig auslasten.

Auch in Österreich wird chemisch recycelt: OMV, ein integriertes Unternehmen für Energie, Kraftstoffe und Chemikalien, wandelt schwer recycelbare Kunststoffabfälle wie Folien in Schwechat bei Wien mit dem ReOil-Verfahren in hochwertiges Pyrolyseöl um. OMV hat diese Anlage im März 2025 in Betrieb genommen und kann dort bis zu 16.000 t dieser Abfälle jährlich verarbeiten.

Foto: OMV

EU setzt auf chemisches Recycling

Das chemische Recycling sei noch nicht dort, wo es sein könnte, meint Belitz. Doch das kann sich ändern: Das BMUKN erwähnt chemisches Recycling – nach Vorgabe der Verpackungsverordnung der EU, der „Packaging and Packaging Waste Regulation“ (PPWR) – in seinem Referentenentwurf zum neuen Verpackungsdurchführungsgesetz:

• Von 2028 an sollen mindestens 75 % und von 2030 an mindestens 80 % der über Systeme wie das Duale System Deutschland (DSD) erfassten entleerten Kunststoffverpackungen dem Recycling zugeführt werden. Dabei soll ein Großteil mechanisch recycelt werden: von 2028 an mindestens 70 % und von 2030 an mindestens 75 %.
• Die Differenz von jeweils 5 % sollen andere Recyclingverfahren wie das chemische Recycling übernehmen können.

Auf EU-Ebene fehle noch die Entscheidung, wie chemisches Recycling auf Quoten für den Einsatz von recycelten Kunststoffen angerechnet werden kann, ergänzt Bunte. Da chemisch recycelte Rohstoffe in Verbundanlagen meist gemeinsam mit fossilen Rohstoffen verarbeitet werden, ist eine Rückverfolgbarkeit bis zum Endprodukt kaum möglich. Eine EU-weite Entscheidung zur Anerkennung von Massenbilanzmodellen steht noch aus.

Pyrolyse mit begrenzten Möglichkeiten, …

Die Möglichkeiten der Pyrolyseverfahren sind jedoch nicht unbegrenzt. Auf diese Art lassen vor allem gemischte Polyolefinabfälle (wie die Rohstofffraktionen DSD323 und DSD323-2 des Grünen Punkt Deutschlands) sowie Folien mit hohen Gehalten an Polyethylen und Polypropylen (die Rohstofffraktion DSD310) oder einige Polystyrol-Fraktionen verarbeiten sowie auch Abfälle von Polymethylacrylat (PMMA). Zahlen aus dem Jahr 2022 zeigen [1], welche Möglichkeiten dieses Verfahren bietet:

Damals fielen von der DSD323-Fraktion jährlich etwa 137 000 t an, wovon mit etwa 93 000 t zwei Drittel nicht hochwertig stofflich verwertet wurden. Hinzu kamen rund 260 000 t an Folien, von denen etwa 50 000 t nicht hochwertig stofflich verwertet wurden sowie rund 500 000 t Mischkunststoffe der Fraktionen DSD350/352 mit etwa 300 000 t an Polyolefinen. Hinzu kommt, dass sich auch aus den Resten des mechanischen Recyclings – rund 460 000 t/a – im besten Fall noch 230 000 t polyolefinreiche Fraktionen für die Pyrolyse abtrennen ließen.

In der Summe könnten danach theoretisch rund 675 000 t polyolefinhaltiger Abfälle, die heute thermisch verwertet werden, pyrolysiert werden. Mit der Pyrolyse ließe sich also gut ein Fünftel jener Kunststoffabfälle, die heute thermisch verwertet werden, stofflich nutzen. Bei einem mittleren Umwandlungsgrad von 67 % ließen sich daraus gut 450 000 t Pyrolyseöl herstellen. Damit wiederum könnte ein größerer kleiner Cracker gefahren werden – dies wäre für die Chemieindustrie immerhin ein kleiner Schritt in Richtung Resilienz.

Für eine weitere Kapazitätssteigerung der Pyrolyse müssten weitere Abfallströme erschlossen werden. Hier bieten sich gemischte gewerbliche Abfälle oder Schredderleichtfraktionen aus Altautos und Elektroaltgeräten an. Dies ist aktuell nicht wirtschaftlich und es bleibt abzuwarten, wie etwa neue Vorgaben aus der Altfahrzeugverordnung der EU diesen Geschäftsfeld beeinflussen wird: Nach dieser Verordnung muss der Kunststoffanteil neuer Pkw und leichter Transporter von 2036 zu mindestens einem Viertel aus recyceltem Material bestehen; davon wiederum muss ein Fünftel aus Altfahrzeugen stammen.

… doch mehr ist möglich

Wäre das Potenzial der Pyrolyse bereits 2023 ausgeschöpft gewesen, wären von den knapp 3,6 Mio. t gemischten Kunststoffabfällen noch rund 2,9 Mio. t übrig geblieben. Einige dieser Kunststoffabfälle ließen sich sicherlich – sauber sortiert – per Solvolyse für die Wiederverwendung aufarbeiten. Für das Gros dieser Abfälle würde sich aller Voraussicht nach nur die Gasifizierung, also die Umwandlung in Synthesegas, anbieten.

In Deutschland befinden sich dieser Verfahren zwar erst im Stand der Entwicklung, aber das Potenzial ist groß. Ein Beispiel aus Spanien: Der Erdölkonzern Repsol mit Hauptsitz in Madrid baut in El Morell Tarragona westlich von Barçelona für mehr als 800 Mio. € eine Anlage, um dort jährlich bis zu 400 000 t fester Siedlungsabfälle per Gasifizierung aufzubereiten. Repsols anvisiertes Ziel sind 240 000 t an zirkulärem Methanol und an Biomethanol – beides erneuerbare Rohstoffe für zirkuläre Materialien sowie für Biokraftstoffe zur Defossilisierung chemischer Produkte und des Verkehrs. Mit anderen Worten: Chemisches Recycling hat definitiv eine Zukunft.

Arne Glüer, Senior Projektleiter bei der Conversio Market & Strategy GmbH, ist einer der beiden Autoren der Studie „Chemisches Recycling in Deutschland – Ist-Situation 2024 und Ausblick bis 2030/2035“.

Foto: Conversio

Christoph Lindner, geschäftsführender Gesellschafter der Conversio Market & Strategy GmbH, ist einer der beiden Autoren der Studie „Chemisches Recycling in Deutschland – Ist-Situation 2024 und Ausblick bis 2030/2035“.

Foto: Conversio

1. Grummt, S.; Fabian, M.: Umweltbundesamt Texte 120/2023. Praxis der Sortierung und Verwertung von Verpackungen im Sinne des §21 VerpackG 2021/2022