Nachhaltiges Entsorgen von Spargelfolien

In Deutschland wird auf einer Fläche von mehr als 20 000 ha weißer Spargel angebaut. Die Dämme werden in der Regel während der Ernte mit schwarz/weißer, lichtundurchlässiger PE-Kunststofffolie abgedeckt. Abhängig vom Dammabstand, überwiegend 2 m, werden etwa 5 000 m Folie pro ha bzw. ca. 1 t Kunststoff pro ha benötigt. Zunehmend bereitet jedoch die Menge an Plastik in der Umwelt gesellschaftliche Probleme. Sowohl große mit Folie bedeckte Flächen von bis zu 100 ha als auch verbotenerweise in der Umwelt entsorgte Spargelfolien und die allgemeine Zunahme von Plastikmüll führten und führen zu einer intensiven negativen gesellschaftlichen Diskussion. Bezogen auf den Spargelanbau wurde errechnet, dass etwa 3,65 kg Kunststoffabfälle pro ha und Jahr im Boden verbleiben. Diese meist größeren Folienteile werden über einen längeren Zeitraum im Boden immer kleiner und zerfallen zu mikro- und schließlich zu nanogroßen Partikeln. Nanokunststoffpartikel sind so klein, dass sie von Pflanzen aufgenommen werden können und so in den Nahrungskreislauf gelangen – wo sie definitiv nichts zu suchen haben. Das zweite große Problem ist, dass die Abdeckfolien nach sieben bis acht Jahren ausgetauscht werden müssen. Allein in Deutschland werden jährlich etwa 2 500 t Spargelfolien mit einer Gesamtlänge von 12 500 km entsorgt. Diese Mengen werden derzeit überwiegend verbrannt, deponiert oder schlimmstenfalls unerlaubt vergraben, jedoch nicht stofflich verwertet, da sich in den seitlichen Folientaschen große Mengen Sand oder Erde befinden. Alle diese Gründe haben dazu geführt, dass der Gesetzgeber das Recycling von Plastikabfällen verlangt. Mit 1 kg Sand bzw. Erde je laufendem Meter Folie bzw. mehr als 5 t/ha hat der Sand bzw. die Erde in den Folientaschen einen Masseanteil von mehr als 80 %. Da die Kosten für Entsorgung und Transport zum Verarbeiter nach Masse berechnet werden, lassen viele landwirtschaftliche Betriebe die Folientaschen in einem arbeits- und kostenintensiven Verfahren von Hand aufschneiden. Man rechnet hier mit ca. 18 Stunden je ha für das Aufschneiden und Ausschütteln, was bei 12 € je Arbeitskraftstunde zu Kosten von 216 €/ha führt. Trotzdem bleibt bei Nässe viel Sand oder Erde in den Taschen zurück, da das Material gut an der Folie haftet. Die Aufgabe im Projekt „SpaFo“ war es daher, einen Demonstrator zu entwickeln, welcher Sand und Schmutz vor dem Transport und der Verwertung weitgehend aus den Taschen der Spargelfolien entfernt. Dabei ist es wichtig, sowohl eine hohe Reinigungsleistung zu erzielen als auch möglichst wenig Folienreste im abgeschüttelten Sand bzw. in der Erde zu hinterlassen. Um diese Aufgabe zu lösen, sind die Firma HMF Hermeler Maschinenbau GmbH (Füchtorf-Sassenberg) und das ATB, Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie in Potsdam, eine über zwei Jahre laufende Kooperation eingegangen. Funktionsprinzip der neuen Maschine und ihre Tests Wegen der benötigten großen Kräfte zum Ausschütteln der Folientaschen war eine mobile Lösung nicht möglich. Die entwickelte Maschine reinigt daher stationär und kann auf einem Abrollrahmen installiert und mit Hilfe eines Hakenlifts zu den jeweiligen Betrieben transportiert werden. Am Anfang der Anlage wird die Folie abgewickelt und über einen simulierten Damm ausgebreitet, um die Folie auszurichten und gezielt in die nachfolgende beidseitige Folienschlitzeinheit einzuführen. Da dies jedoch aufgrund der teilweise verknoteten oder schlecht aufgewickelten Folie nicht immer automatisch funktioniert, müssen zwei Mitarbeiter beidseitig stehen, um die Folie zu führen. Die Folientaschen werden dann von rotierenden Messern automatisch aufgeschlitzt. Im nächsten Schritt wird die Folie über Walzen umgelenkt, wodurch Sand aus den aufgeschnittenen Taschen fällt. Der größte Teil des Sandes wird jedoch von den beiden folgenden rotierenden Klopfern entfernt. Schließlich wird die entleerte Folie aufgewickelt. Der abgeschüttelte Sand/Boden wird mit Hilfe eines Förderbandsystems aufgefangen und seitlich herausgeführt. Die Maschine ist vollständig elektrisch angetrieben. Viele Versuche wurden mit dem Demonstrator durchgeführt und konnten neue und alte, trockene und es nasse, sand- und schmutzgefüllte schwarz/weiße Folien mit 100 und 150 µm Dicke bei unterschiedlichen Arbeitsgeschwindigkeiten gereinigt werden. Zu Beginn eines jeden Versuchs wurden 10 m der Folie von Hand abgerollt und gewogen. Dann wurden mehr als 50 m der Folie gereinigt, jeweils mit einer festen Maschineneinstellung. Am Ende eines jeden Versuchs wurden 10 m der gereinigten Folie abgewickelt und ihre Masse pro Meter bestimmt, um später die Reinigungsleistung zu berechnen. Von dem abgeschüttelten Sand/Erde wurden Proben genommen. Der Wassergehalt wurde nach Trocknen im Ofen bestimmt und der Anteil an Makro- und Mikroplastik durch Dichtetrennung ermittelt. Einfluss der Parameter auf die Reinigungsergebnisse Wassergehalt des Sandes Durchgeführt wurden einige Tests auf einem Prüfstand mit trockener und nasser Folie, um die Haftung zwischen Folie und Sand in Abhängigkeit von dessen Wassergehalt und der Schüttelintensität zu ermitteln. Der Wassergehalt des an den Folien haftenden Sandes und die Intensität des Schüttelns durch Aufprall hatten einen deutlichen Einfluss auf die Reinigungsleistung. Nasser Sand haftet deutlich besser auf Folie als trockener Sand und es ist eine sehr hohe Schüttelintensität für das Trennen erforderlich. Aus diesen Ergebnissen lässt sich schließen, dass die Folien so trocken wie möglich geborgen und bis zum Taschenschlitzen vor Regen geschützt gelagert werden sollten. Auch wiegt eine nasse Folie mehr als eine trockene Folie, was zu höheren Transport- und Verarbeitungskosten führt. Maschinenparameter Darüber hinaus wird der Reinigungsgrad der Folien stark von den Maschinenparametern beeinflusst, wie z.B. der Arbeitsgeschwindigkeit, der Einstellung der Folienschlitzvorrichtung und der Rotation der Klopfer bzw. der Schlagintensität. Alle diese Maschinenparameter bzw. deren Einflüsse mussten während der Versuche verstanden und optimiert werden. Auch wurde erwartet, dass die Reinigungsleistung von der Beschaffenheit der Folie, der Art der Füllung der Taschen und deren Wassergehalt beeinflusst wird, was sich jedoch bei der Reinigung mit der neuen Maschine nicht bestätigte. Es konnten alle einlagigen Folien mit weitgehend gleich hoher Güte gereinigt werden. Im derzeitigen Entwicklungsstadium des Demonstrators liegt die maximale Arbeitsgeschwindigkeit der Maschine bei etwa 2 km Folie pro Stunde. Bei schwarz/weißen Folien wurden In den Tests zwischen 92 und 96 % des in den Folientaschen befindlichen Sandes bzw. Erde entfernt. Auch bei einer sehr alten Folie mit offenen Taschen, die mit nassem Sandboden gefüllt waren, und bei transparenten Folien konnten die gleichen hohen Reinigungsleistungen erzielt werden. Mikroplastik Ein wichtiges Ziel der Arbeit war es, sicherzustellen, dass so wenig Mikroplastik wie möglich im abgeschüttelten Sand oder Boden verbleibt. Viele Proben des abgeschüttelten Materials wurden genommen und der Kunststoffanteil durch Siebung und Dichtetrennung bestimmt. Die Menge der Folienpartikel im ausgeschüttelten Sand war sehr gering und lag zwischen 0,004 und 0,036 g pro kg für die schwarz/weiße  Folie. Schlussfolgerung Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die neu entwickelte SpaFo-Maschine sehr erfolgreich die Folientaschen entleert, ohne große Mengen an Folie in die Umwelt abzugeben. Dies reduziert die Transport- und Recyclingkosten erheblich, wie das folgende Beispiel zeigt: 1 m 100 µm dicke PE-Folie mit 140 cm Breite und geschlossenen Taschen wiegt 160 g und wird mit etwa 1 kg trockenem Sand gefüllt. Insgesamt beträgt die Gesamtmasse der Folie pro ha je nach Feuchtigkeit des Sandes mindestens 5 800 kg. Bei einer Reinigungsleistung von durchschnittlich 93,7 % für schwarz/weiße Folie reduziert sich die zu entsorgende Gesamtmasse an Folie und Sand um 4 530 kg auf 1 270 kg je ha (800 kg Folie plus 470 kg Sand statt 5 000 kg Sand) bzw. um mindestens 78 %. Durch den Einsatz von SpaFo entfallen die Kosten für das manuelle Aufschneiden der Folientaschen. Außerdem werden die Transport- und Verarbeitungskosten reduziert. Derzeit verlangen Recyclingbetriebe je Tonne Spargelfolie zwischen 140 und 150 €. SpaFo gereinigte Folie ist preiswerter und kostet nach Auskunft der Organisation ERDE zwischen 80 und 100 €/t. Zusätzlich sind die Kosten für den zurückgewonnenen Sand mit ca. 200 € pro ha zu berücksichtigen (40 €/t Sand). Als weiteres verbilligt sich der Transport zum Verarbeiter. So können auf einem LKW je nach Wickeldichte zwischen 60 und 77 km Folie bzw. Folie von 12 bis 15 ha Fläche transportiert werden. Demgegenüber stehen die Investitionskosten für die Maschine, die Kosten für Personal und Betriebsmittel sowie für das Aufwickeln der Folie auf dem Feld und die trockene Zwischenlagerung. Die durchschnittliche Menge von 0,017 g Kunststoff je kg abgetrenntem Sand verursacht alle sieben bis acht Jahre etwa 0,1 kg Kunststoffabfall je Hektar. Diese Menge liegt deutlich unter den in der Literatur geschätzten 3,65 kg Restkunststoff pro Hektar und Jahr. Da der Sand jedoch in der landwirtschaftlichen Anlage gesammelt wird und nicht auf dem Feld verloren geht, kann er anschließend zum Befüllen neuer Folientaschen wiederverwendet werden. Die SpaFo-Maschine kann vom Landwirt selbst oder von einem Lohnunternehmer eingesetzt werden. Aufgrund des halbstationären Betriebs kann der Reinigungsprozess in den Herbst oder Winter in Zeiten mit weniger Arbeit verschoben werden. Die Förderung von SpaFo erfolgte aus Mitteln des Zweckvermögens des Bundes bei der Landwirtschaftlichen Rentenbank.      Dr. Martin Geyer, Kotaiba Salama, Leibniz-Institut für Agrartechnik und Bioökonomie

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