Laborprüfungen für das Kunststoffrecycling nach EU-Vorgaben

Die Verpackungs- und Verpackungsabfallverordnung (PPWR) der EU schreibt ab 2030 Mindestrezyklatanteile für Kunststoffverpackungen vor, die bis 2040 weiter steigen.¹ Diese Quoten werden die Nachfrage nach hochwertigen Kunststoffrezyklaten deutlich erhöhen, auch nach Rezyklaten für den Lebensmittelkontakt.

Kunststoffrezyklate, die die geltenden Qualitätskriterien erfüllen, erfordern eine sorgfältige Qualitätssicherung entlang der gesamten Lieferkette. Das reicht von der Prüfung, ob sich Kunststoffabfälle für das Recycling eignen, über die Wirksamkeit der Dekontaminierung bis zur Qualität des fertigen Rezyklats. Measurlabs bietet die dafür erforderlichen Laborprüfungen für jede Stufe des Prozesses.

Recyclingverfahren für Kunststoffe und ihre Einordnung im EU-Recht

Beim Kunststoffrecycling werden Abfälle in mehreren physikalischen und/oder chemischen Schritten vorbehandelt, dekontaminiert und zu neuen Materialien und Produkten verarbeitet. Die drei wichtigsten Ansätze sind:

• Werkstoffliches (mechanisches) Recycling, bei dem die Abfälle durch mechanische und physikalische Verfahren wie Sortieren, Waschen, Zerkleinern und Extrudieren aufbereitet werden, ohne ihre chemische Struktur zu verändern.

• Lösemittelbasiertes Recycling, bei dem Kunststoffabfälle unter Wärmeeinwirkung in Lösemitteln gelöst werden. Aus der Lösung lassen sich Polymere und Additive abtrennen, ohne ihre chemische Struktur zu verändern.

• Chemisches Recycling, bei dem die Abfälle durch Verfahren wie Pyrolyse oder Depolymerisation in ihre chemischen Bestandteile zerlegt und anschließend zur Herstellung neuer Polymere genutzt werden.

Die EU-Politik bevorzugt grundsätzlich das werkstoffliche Recycling, das aus ökologischer Sicht im Allgemeinen als vorteilhafter gilt als das chemische Recycling. Festgehalten ist diese Präferenz in den Erwägungsgründen des Durchführungsbeschlusses (EU) 2026/1425 zur Berechnung des Rezyklatanteils in Einwegkunststoffgetränkeflaschen. Demnach sollen Abfälle, die sich werkstofflich recyceln lassen, grundsätzlich nicht chemisch recycelt werden, wenn das werkstoffliche Recycling Rezyklate vergleichbarer Qualität liefert. Das chemische Recycling soll das werkstoffliche Recycling vielmehr ergänzen, insbesondere bei schwer recycelbaren Abfallströmen.²

Anforderungen an die chemische Reinheit von Rezyklaten nach den EU-Kriterien für das Ende der Abfalleigenschaft

Damit Kunststoffrezyklate nicht mehr als Abfall gelten und auf dem EU-Markt frei gehandelt werden können, müssen sie bestimmte Qualitäts- und Reinheitskriterien erfüllen. Eine Durchführungsverordnung mit harmonisierten, EU-weiten Kriterien für das Ende der Abfalleigenschaft (End-of-Waste-Kriterien) von Kunststoffen liegt derzeit als Entwurf vor.³ Sie enthält Anforderungen an die eingesetzten Abfälle, an das Recyclingverfahren und an die Qualität der Rezyklate aus werkstofflichem und lösemittelbasiertem Recycling. Aus Prüfsicht sind vor allem die Anforderungen an die chemische Reinheit des Rezyklats relevant:

• Das Rezyklat darf nach der CLP-Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 nicht als gefährlich eingestuft sein, etwa weil es krebserzeugende, keimzellmutagene oder reproduktionstoxische Stoffe (CMR-Stoffe) oberhalb der Einstufungsgrenzen enthält.⁴

• Es muss die Beschränkungen nach Anhang XVII der REACH-Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 einhalten. Beschränkte Stoffe, die in Rezyklaten vorkommen können, sind beispielsweise Phthalate, Blei, Cadmium und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK).

• Es muss die Zulassungsbestimmungen nach Artikel 56 der REACH-Verordnung erfüllen. Dies lässt sich nachweisen, indem gezeigt wird, dass das Rezyklat keine Stoffe aus dem Verzeichnis der zulassungspflichtigen Stoffe (Anhang XIV) oberhalb der jeweiligen Konzentrationsgrenzen enthält.⁵ Da alle Stoffe aus Anhang XIV auch auf der Kandidatenliste der besonders besorgniserregenden Stoffe (SVHC) stehen, kommt alternativ ein vollständiges SVHC-Screening infrage.

• Es darf keine persistenten organischen Schadstoffe (POPs) oberhalb der Grenzwerte für unbeabsichtigte Spurenverunreinigungen nach der Verordnung (EU) 2019/1021 enthalten.⁶ Dazu zählen etwa bromierte Flammschutzmittel (PBDE, HBCDD), PFAS (PFOS, PFOA, PFHxS) und kurzkettige Chlorparaffine (SCCP).

Der eingesetzte Kunststoffabfall darf beschränkte Stoffe enthalten, das Recyclingverfahren muss diese jedoch so wirksam entfernen, dass das Rezyklat die Kriterien erfüllt. Measurlabs bietet umfassende Screenings auf Schadstoffe, die nach REACH-, CLP- und POP-Verordnung beschränkt sind, sowohl für den Kunststoffabfall als auch für das Rezyklat. So können Recyclingunternehmen prüfen, ob ihr Verfahren eine ausreichende Dekontaminierungseffizienz erreicht.

Normverfahren zur Charakterisierung von Kunststoffrezyklaten

Neben einem geringen Schadstoffgehalt müssen Rezyklate auch geeignete physikalisch-chemische und mechanische Eigenschaften aufweisen, um Neuware in der vorgesehenen Anwendung ersetzen zu können. Mehrere EN-Normen, die die wesentlichen Merkmale verschiedener Kunststoffrezyklate und die zugehörigen Prüfverfahren festlegen, wurden zwischen 2024 und 2026 neu veröffentlicht oder überarbeitet. Sie sind in Tabelle 1 aufgeführt.

Die Charakterisierungsnormen umfassen unter anderem folgende Eigenschaften:

• Farbe und Form durch Sichtprüfung

• Schmelzflussindex (MFI) bzw. Schmelze-Massefließrate (MFR) (ISO 1133)

• Viskosität mit Kapillarviskosimeter (ISO 1628)

• Dichte (ISO 1183) und Schüttdichte (ISO 60, ASTM D1895)

• Korngrößenverteilung durch Siebanalyse (ASTM D1921)

• Schmelz- und Kristallisationstemperatur mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (ISO 11357)

• Aschegehalt (ISO 3451)

• Restfeuchte (ISO 15512, ASTM D6980, EN 12099)

• Restverunreinigungen (Anhänge der jeweiligen Charakterisierungsnorm)

• Gehalt und Emission flüchtiger organischer Verbindungen (EN 16516)

• Vicat-Erweichungstemperatur (ISO 306)

• Zugspannung und Dehnung, Elastizitätsmodul (Normenreihe ISO 527)

• Schlagzähigkeit nach Charpy (ISO 179) oder Izod (ISO 180)

• Shore-Härte (ISO 868)

• Biegemodul (ISO 178)

Die einzelnen Charakterisierungsnormen schreiben jeweils nur einen Teil dieser Prüfungen verbindlich vor. So sind für Rezyklate aus Standard-Polystyrol (GPPS) nach EN 15342 Farbe, Form, Schmelze-Massefließrate und Schlagzähigkeit verpflichtend.

Welche weiteren Prüfungen sinnvoll sind, hängt von Polymertyp, Verwendungszweck und Kundenspezifikationen ab. Eine umfassendere Charakterisierung ist in der Regel nötig, wenn aus dem Rezyklat Produkte entstehen, die dauerhaften mechanischen Belastungen oder hohen bzw. niedrigen Temperaturen standhalten müssen, etwa in der Automobil- oder Bauindustrie.

Zusätzliche Anforderungen an lebensmitteltaugliche Rezyklate

Recycelte Kunststoffe für den Lebensmittelkontakt müssen dieselben allgemeinen Qualitäts- und Zusammensetzungsanforderungen erfüllen wie lebensmitteltaugliche Neuware, die in der Rahmenverordnung (EG) Nr. 1935/2004 und der Kunststoffverordnung (EU) Nr. 10/2011 festgelegt sind. Zudem müssen sie entweder mit einer in Anhang I der Verordnung (EU) 2022/1616 aufgeführten geeigneten Recyclingtechnologie hergestellt werden oder mit einer neuartigen Technologie, die nach den Artikeln 10 bis 13 derselben Verordnung entwickelt wird.⁷

Als geeignete Recyclingtechnologien gelten derzeit das mechanische Post-Consumer-PET-Recycling und das Recycling aus geschlossenen, überwachten Produktkreisläufen. Jedes PET-Recyclingverfahren muss einzeln zugelassen werden. Für den Zulassungsantrag muss der Betreiber umfassende Daten zur Dekontaminierungseffizienz des Verfahrens und zur Qualität des Rezyklats vorlegen.

Für neuartige Technologien sind noch mehr Daten zum Recyclingverfahren und seiner Wirksamkeit erforderlich. Sie müssen belegen, dass der eingesetzte Kunststoff durchgehend so weit dekontaminiert wird, dass aus dem Rezyklat keine bedenklichen Mengen an Stoffen in Lebensmittel übergehen. Berichte zur Dekontaminierungseffizienz sind alle sechs Monate zu veröffentlichen. Nach vier aufeinanderfolgenden Berichten kann der Entwickler eine Bewertung der Technologie beantragen, um sie in die Liste der geeigneten Recyclingtechnologien aufnehmen zu lassen.⁸

In der Praxis wird die Dekontaminierungseffizienz meist mit einem Challenge-Test nachgewiesen. Dabei wird der Kunststoff vor dem Recycling gezielt mit Surrogat-Kontaminanten (Modellsubstanzen) versetzt und deren Restgehalt im Rezyklat nach der Verarbeitung gemessen.⁹ Für den Nachweis der Lebensmitteltauglichkeit sind außerdem Prüfungen auf Gesamtmigration und spezifische Migration erforderlich sowie ein umfassendes Screening und eine Risikobewertung nicht absichtlich zugesetzter Stoffe (NIAS). Gerade NIAS-Prüfungen müssen bei Rezyklaten in der Regel deutlich umfangreicher ausfallen als bei Neuware, da das Risiko von Verunreinigungen und Abbauprodukten erheblich höher ist.

Laborprüfungen für Kunststoffrezyklate

Measurlabs bietet die Laborprüfungen für jede Stufe des Kunststoffrecyclings, vom Screening angelieferter Abfälle auf beschränkte Stoffe bis zum Nachweis, dass das fertige Rezyklat für den Lebensmittelkontakt sicher ist. Häufig angefragte Leistungen sind:

• POP-Analyse von Kunststoffabfällen und Rezyklaten, die typische Schadstoffe in recycelten Kunststoffen abdeckt

• Screening auf Stoffe, die nach REACH- und CLP-Verordnung beschränkt sind, darunter Phthalate, Schwermetalle, PAK, PFAS und CMR-Verunreinigungen

• SVHC-Screening auf alle Stoffe der Kandidatenliste

• Individuelle Prüfpakete zur Charakterisierung von Rezyklaten nach EN-Normen

• Prüfungen auf Gesamtmigration und spezifische Migration für recycelte Lebensmittelkontaktmaterialien

• Umfassendes NIAS-Screening mittels GC-MS und LC-QTOF-MS inklusive Risikobewertung nach dem TTC-Konzept (Threshold of Toxicological Concern) der EFSA

Unser Expertenteam unterstützt Sie dabei, einen Prüfplan zu erstellen, der zu Ihrem Material passt und Ihre Anforderungen an Nachweisgrenzen und andere praktische Details berücksichtigt. Über das Formular unten können Sie uns Ihren Prüfbedarf schildern. Wir melden uns innerhalb eines Werktags bei Ihnen.