Vom Chaos zur Kreation: Wie Verbundwerkstoffe unsortierte Kunststoffabfälle in nützliche Produkte verwandeln

Denken Sie über den Plastikmüll auf den Fidschi-Inseln nach? Geoff Germon schon, und er will den Einheimischen dort nicht nur bei der Bewältigung des Problems helfen, sondern auch ein nachhaltiges Geschäft aufbauen. Und alles beginnt mit einem einfachen Kunststoffpfosten.

Germon, ein australischer Serienunternehmer, ist Gründer und CEO von Talon Technology mit Sitz in Sydney, einem Forschungs- und Entwicklungsunternehmen für Verbundwerkstoffe, das sich auf kohlefaserverstärkte Verbraucherprodukte spezialisiert hat. Seine Arbeit auf den Fidschi-Inseln ist jedoch eher eine Nebenbeschäftigung oder, wie er es nennt, "ein Eitelkeitsprojekt", das er bisher weitgehend selbst finanziert. Und er führt es über eine Talon-Tochtergesellschaft mit dem Namen The LPM Project, für Local Plastic Microfactory, durch.

Germon, der auch außerordentlicher Professor für Design an der Universität von Canberra ist, hat eine Methode entwickelt, um unsortierte Kunststoffabfälle zu verarbeiten und in ein funktionelles Endprodukt mit echtem Wert zu verwandeln. Auf den Fidschi-Inseln wurde gerade der erste nach diesem Verfahren hergestellte Wegweiser aufgestellt. In einem Telefoninterview am 25. Oktober erklärte er, wie es dazu kam.

Er kritisiert das derzeitige Modell des Sammelns und Sortierens von Plastikmüll als weitgehend ineffektiv, zumindest in seinem Heimatland. "Jeder, der es versucht hat, hat mit einer staatlichen oder philanthropischen Finanzierung begonnen, und sobald diese ausläuft, wird die ganze Sache aufgegeben, weil sie sich wirtschaftlich nicht rechnet", beklagte er.  "Und die Realität ist, dass die Kunststoffverarbeitungsindustrie Recyclingmaterialien nicht wirklich mag - sie sind einfach unzuverlässig und die Farbe ist uneinheitlich."

Das Design von Kunststoffteilen auf den Kopf stellen

Sein Ansatz bestand also darin, einen Weg zu finden, unsortierte Kunststoffabfälle produktiv zu nutzen. "Das war hier wirklich der Schlüssel. Wenn man das tut, muss man alles, was man über die Konstruktion von Kunststoffteilen weiß, ändern. Plötzlich werden dicke Wände, schwere Teile und massive Abschnitte wünschenswert. Man wühlt sich nicht durch [den Abfall] und verwendet einen Teil des Kunststoffs. ... Entweder man verwendet alles, oder man verwendet es nicht."

Bei der herkömmlichen Konstruktion von Teilen wird in der Regel so wenig Material wie möglich verwendet und es werden komplexe Geometrien eingesetzt, um die Kühlung des Formteils zu beschleunigen und die Zykluszeit zu erhöhen. "Aber wenn man das weglässt und sagt: 'Die Kühlung ist uns egal', dann können wir Teile mit einer Dicke von 10 oder 20 mm herstellen. Plötzlich kann man eine ganze Reihe von Produkten herstellen, die man mit neuem Material niemals wirtschaftlich herstellen könnte."

Daher das aktuelle Hinweisschild.

Bei dem Versuch, Produkte aus unsortierten Kunststoffabfällen herzustellen, gibt es zwei Hauptprobleme, stellt er fest:

   * Das erste ist die strukturelle Integrität, die durch die vielfältige Mischung verschiedener Polymere und Materialien beeinträchtigt wird und zum Versagen führen kann. "Wir können Sand, Algen, Holzstücke, Gewebe und vieles mehr verarbeiten. Wir können sie in eine röhrenförmige Stabform extrudieren. Aber man kann sich nicht auf die Festigkeit der Struktur verlassen."

   * Zweitens sieht es ästhetisch furchtbar aus. Die Farben und die Ausführung sind völlig uneinheitlich.

Eingewickelt in kunststoffimprägniertes Material

Um beide Herausforderungen zu meistern, griffen Germon und sein LPM-Team auf ihr Fachwissen über Verbundwerkstoffe zurück und beschlossen, den Kunststoffkern mit einem Gewebe zu umhüllen, aber nicht irgendeinem Gewebe, sondern einem, das mit recyceltem LDPE aus gebrauchten Plastiktüten imprägniert ist.

Hanf sei am besten, so Germon, aber man könne auch Leinen, Glasfasern (unidirektional, für Steifigkeit), Baumwolle oder Viskose verwenden. Sie untersuchen auch die Verwendung von Ananasfasern.

Germon sammelt die Plastiktüten in den örtlichen Einzelhandelsgeschäften ein, um sie von der Mülldeponie fernzuhalten. "Wir schmelzen sie ein und schreddern sie, damit wir sie für Kerne verwenden können.

Zurzeit stellen sie massive Kunststoffpfosten her, die 3,2 Meter lang sind und einen Durchmesser von 60 mm haben. Für jede solche Pfosten werden etwa 7 kg (15,4 Pfund) Kunststoffabfall benötigt. "Wir können sie mit verschiedenfarbigen Stoffen umwickeln oder sie bedrucken (zum Beispiel mit einem Tarnmuster). Wir können weichere Farben verwenden, damit sie sich besser in die Umgebung einfügen als die normalerweise verwendeten verzinkten Stahlpfosten.

Aber das ist erst der Anfang des Projekts. Germon und LPM haben ihre eigenen Produktionsmaschinen entwickelt, mit dem Ziel, die Einheimischen an diesen Geräten zu schulen, damit sie sie nutzen können, um selbst Müll in nützliche, verkaufsfähige Produkte zu verwandeln.

Das ist die ganze Prämisse hinter Local Plastic Microfactories", erklärt Germon. "Der Schwerpunkt liegt darauf, die Gemeinschaft mit den Maschinen und Verfahren auszustatten, die sie in die Lage versetzen, Dinge herzustellen - ihnen ein Starterkit mit potenziellen Produkten zu geben und sie dann loszulassen, damit sie Dinge herstellen können, die sie vor Ort benötigen, oder Teile wie den Pfosten, die mit Gewinn verkauft werden können."

Ein sehr einfacher Herstellungsprozess

"Wir haben einen Konsolidator, der eine Art sehr grober Extruder ist. Er arbeitet mit sehr niedrigem Druck und niedriger Schmelze. Wir extrudieren den 60-mm-Kern und umwickeln ihn dann mit den imprägnierten Fasern und schweißen diese im Grunde zusammen. Das geschieht mit einem beheizten Rohr. Wir legen die Faser ein, laden dann den Kern dahinter und erhitzen ihn auf etwa 145 °C. und dann werden beide Enden des Kerns zusammengedrückt und zu einem Stück verschweißt. Die Schrumpfung ist so hoch, dass sie beim Abkühlen einfach aus der Form gleitet."

Er hat es so konzipiert, dass es einfach ist und robuste Teile herstellen kann, die vor Ort verwendet werden können.

Im Einklang mit dem Auftrag von LPM bereiten Germon und seine Kollegen derzeit die Ausrüstung für die Reise nach Fidschi vor, damit die Einheimischen dort ihre eigenen Pfosten herstellen können.

LPM arbeitet mit einer Gruppe auf den Fidschi-Inseln namens CATD (Center for Appropriate Technology and Development) zusammen, die von den Europäern gegründet wurde, um jungen Fidschianern, die von allen umliegenden Inseln kommen, Grundkenntnisse in den Bereichen Schreinerei, Klempnerei und Elektrotechnik zu vermitteln. Anschließend kehren sie auf ihre Heimatinseln zurück und können dort ihre Fähigkeiten verbessern. "Es handelt sich im Grunde um eine sehr einfache Berufsschule", die seit etwa 20 Jahren erfolgreich betrieben wird.

CATD wird Germons Maschine Anfang nächsten Jahres in einer Demonstrationsanlage installieren und den Einheimischen beibringen, wie man sie benutzt. CATD hat sich für dieses Projekt eine Finanzierung durch den britischen Hochkommissar gesichert. Es besteht die Aussicht, auch Mittel von der Europäischen Union zu erhalten, sagte er.

"Sobald wir ein echtes Produkt vor Ort haben, können wir uns um zusätzliche Mittel bemühen, um die Ausrüstung nachzubauen und sie auf die umliegenden Inseln zu schicken. Eine Maschine kann derzeit etwa 50.000 bis 80.000 AUD (etwa 32.000 bis 51.000 USD) kosten, aber es wird immer billiger.

Und sie ist selbsttragend, stellt er fest. Sobald die Ausrüstung vor Ort ist, macht sie sich durch die Produktion verkaufsfähiger Produkte selbst bezahlt.

"Sie stellen hier ein echtes Produkt her. Das ist ein Geschäft, da sind wir uns sicher", sagt Germon. "Und in Australien, den USA und Europa könnte das ein ziemlich großes Geschäft werden.“

"Wir versuchen, ein Unternehmen zu gründen, damit diese [lokalen] Menschen ein Produkt herstellen können, das entweder für sie nützlich ist oder das sie verkaufen können. Der Pfosten ist ein sehr transportables Produkt. Die Verwendung solcher Pfosten, die aus Kunststoffabfällen aus dem Pazifik hergestellt werden, ist für einige Organisationen eine großartige Sache, die ihre Umweltfreundlichkeit wirklich unterstreicht." 

Die Pfosten lassen sich gut transportieren, und es passen 1.000 Stück in einen Container. Die typischen, 60 mm dicken verzinkten Stahlpfosten, die sie ersetzen können, sind mit 45-50 US-Dollar pro Stück in Australien recht teuer. Die Wirtschaftlichkeit macht also Sinn, betont Germon.

In diesen Inselregionen gibt es einen hohen Arbeitsaufwand. Aber in Amerika oder Europa könnte der Herstellungsprozess für die Pfosten weitgehend automatisiert werden. Die Hauptkosten sind Energiekosten, da man Heizzyklen benötigt, Germon sagt jedoch, dass einige Leute glauben, man könne dies mit Solarenergie erreichen. "Das wäre fantastisch, aber wir haben weder die Zeit noch die Mittel, um das zu erforschen."

Der Pfosten ist nur der Ausgangspunkt, sagt er. Germon und sein Team haben ein Lamellenset entwickelt, das wie Plantagenfensterläden in Fensterrahmen eingebaut werden kann. "Wir haben ein System zur Herstellung dieser Fensterläden in einer einzigen Einheit aus gepresstem Kunststoffabfall. Wir verwenden die gleichen Stoffe, Plastiktüten und konsolidierten Abfälle. Diese Paneele sind entweder 600 mm im Quadrat oder 600 x 900 mm (etwa 2 x 3 Fuß) groß. Das ist etwas, das sie vor Ort verwenden können und für das es einen Markt gibt. Wir versuchen, ein Produkt zu finden, das nicht transportiert werden muss.

Sie haben auch Produkte mit geringerem Volumen, aber höherem Wert entwickelt, wie z. B. Hundenäpfe und Frisbees, die alle aus unsortierten Kunststoffabfällen hergestellt werden, die mit LDPE-imprägniertem Gewebe umwickelt sind. "Wir sollten beides in der gleichen Anlage herstellen", sagt Germon.

Er sieht an vielen Stellen Potenzial. "Wir könnten auch mehr gewerbliche Betriebe in den Regionen einrichten. Nehmen Sie eine beliebige kleine bis mittelgroße Stadt in den USA. Dort wird der Abfall bereits gesammelt, aber jetzt kann er in einem lokalen Unternehmen wiederaufbereitet werden, wobei die Produkte für die örtlichen Straßen, Schulen oder Gemeindeeinrichtungen verwendet werden. Auf diese Weise können die Menschen sicher sein, dass ihre schwer zu recycelnden Kunststoffen nicht auf einer lokalen Deponie oder irgendwo anders auf dem Planeten landen."