Forschungsprojekt PS-Rezy-Foam

Thermoplastische Partikelschäume aus Polystyrol, sogenanntes expandierbares Polystyrol (EPS), finden sowohl im Gebäudesektor in Dämmstoffanwendungen als auch im Bereich von Schutzverpackungen von Geräten und als Lebensmittelverpackungen breiten Einsatz. Insbesondere der Beitrag der Dämmstoffanwendungen zur Energieeinsparung im Gebäudesektor belegt die erhebliche ökonomische und ökologische Relevanz von EPS, die durch kürzlich verabschiedete europäische Energieeffizienzziele im Gebäudesektor weiter steigen wird.

Im Jahr 2024 wurden weltweit rund 7 Mio. Tonnen EPS verwendet, davon etwa 20 Prozent in Europa. In Deutschland stellen Dämmstoffe aus EPS mit 80 Prozent das größte Anwendungsgebiet von Polystyrol dar. Der überwiegende Teil des EPS-Abfalls aus dem Gebäudesektor wird nach einer Nutzungsdauer von häufig über 50 Jahren thermisch verwertet. Im Verpackungsbereich liegt die Recyclingquote aufgrund der Verfügbarkeit sortenreiner EPS-Verpackungsabfälle heute bereits bei rund 40 Prozent. Diese wird hauptsächlich durch die Nutzung der Abfälle in der Produktion von Polystyrol-basierten Bauprodukten erreicht.

Der Anteil von recyceltem Polystyrol in der Herstellung von EPS mit einem Rezyklatanteil ist steigerungsfähig und wird ab dem Jahr 2030 durch die Einführung einer europäischen Mindestquote für den Rezyklatanteil in Kunststoffverpackungen auch regulatorisch verlangt, beispielsweise 35 Prozent für die meisten Verpackungsformate.

Um diese Vorgabe zu erreichen, muss zum einen die Sortierung optimiert werden, zum anderen muss dem Polymerkettenabbau entgegengewirkt werden, der durch das mechanische Recycling verursacht wird. Ohne Kontrolle dieser Prozessschritte verliert das Material an Qualität, was sowohl den Schäumungsprozess als auch die Endeigenschaften des Produkts beeinträchtigt.  

Im Forschungsprojekt PS-Rezy-Foam werden bestehende wissenschaftlich-technische Erkenntnisse der Projektpartner zu polymerphysikalischen Zusammenhängen auf Fragestellungen industrieller Polystyrolschäume übertragen und weiterentwickelt. Dabei werden geeignete Ansätze untersucht, um die Verarbeitungseigenschaften von Polystyrol-Rohmaterialien im Hinblick auf Schäumprozesse gezielt weiterzuentwickeln.

Die Kooperation zwischen dem KIT, dem Fraunhofer ICT und der BASF zielt darauf ab, einen Beitrag zur Verbesserung der Nachhaltigkeit in der Kunststoffproduktion zu leisten. Im Rahmen des Projektes werden material- und prozessbezogene Ansätze betrachtet, die eine erweiterte Nutzung von Polystyrol-Rezyklaten in schaumtechnischen Anwendungen ermöglichen sollen. Dabei wird angestrebt, den Einsatz von Rezyklaten in EPS-Anwendungen bei gleichbleibender Produktqualität auszuweiten und zugleich Perspektiven für die Nutzung bislang eingeschränkt einsetzbarer Rezyklatqualitäten zu eröffnen. Auf diese Weise könnten zusätzliche Abfallströme für werkstoffliche Anwendungen erschlossen und ein Beitrag zu einer zirkulären Rohstoffwirtschaft geleistet werden.