„RFID und Abfall“ – SBB Potsdam, 29.09.2010 Das Umweltbundesamt

„RFID und Abfall“ – SBB Potsdam, 29.09.2010 Das Umweltbundesamt

Das Umweltbundesamt
Der massenhafte Einsatz von RFID – ein Problem für das Recycling?
Forschungsergebnisse UFOPLAN FKZ 3707 33 302
Hermann Keßler
Fachgebietsleiter III 2.2
„Ressourcenschonung,
Stoffkreisläufe, Mineral- und
Metallindustrie“
„RFID und Abfall“ – SBB Potsdam, 29.09.2010
RFID versus Barcode
Radio Frequency Identification
Barcode
• wiederprogrammierbar
• wartungs- und verschleißfrei
• hohe Speicherkapazität
• „multitag-fähig“
• sicher vor Manipulation
• relativ hohe Kosten für die Datenträger
• sehr billig, da meist Bestandteil der Verpackung
• hohe Marktdurchdringung
• geringe Speicherkapazität (limitierter Platz)
• empfindlich gegen Verschmutzung und optische
Verdeckung
Fraunhofer IZM
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Enorme Potenziale offenbaren sich
18
16
RFID-Umsatz,
weltweit, EUR Mrd.
14
durchschnittliches Wachstum +25% p.a.
12
10
8
6
4
2
0
2006
2008
2011
2016
Deutsche Bank Research 2008
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Einsatzbereiche und Stückzahlen
Mehrere Milliarden Gegenstände sind für Smart Labels
geeignet:
» Postsendungen
» Informationsträger (CD, DVD, usw.)
» Textilien
» Lebensmittel- und Getränkeverpackungen
» Arzneimittel
» Zeitungen
» Buchbestände/Bibliotheken
BUWAL Schweiz
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Zusammensetzung der RFID-Tags
Antenne:
Deckschicht:
Microchip:
Klebstoff:
Substrat:
ACP:
ACP-Metall:
Kupfer, Aluminium, Silber, Bonding-Agent (gedruckt)
Polypropylen, Papier
Silizium
Acrylat, Polyurethan
PET
epoxytbasiertes Material
Nickel
Gesamt:
Tag ohne Deckschicht:
Cu: 286,4 bis 1021,4 mg
Al: 731,4 bis 196,4 mg
Ag: 733,0 bis 196,9 mg
UBA 3707 33 302
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Entwicklung der Stoffströme
2008:
90 Mio. Tags im Einsatz (darunter smart label für Eintrittskarten, Textilien etc.)
davon: 20 Mio. Tags auf Verpackungen
Szenario UBA (ohne Medikamenten-Tracking):
23 Milliarden Tags im Jahr 2020 im Verpackungsbereich (Referenzszenario)
Anstieg von Al, Cu, Ag von 7 Tonnen (2007) auf 770 Tonnen im Jahr
weit mehr: Silizium
Folge:
Bis 2015 kritischer Störstoffeintrag für das Recycling
Volkswirtschaftlicher Verlust:
Dissipativer Verlust durch Metalle: 60 Mio. $ pro Jahr
Verlust durch Recycling-Verluste: nicht bezifferbar
UBA 3707 33 302
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Referenz-Szenario
Kosten eines passiven RFID-Tags nach ISO/IEC TR 24 729-2 2007: 10 – 20 €-Cent
Anwendungen: Smart Cards, Smart Tickets, Verpackungen im Großgewerbe, Fluggepäcklogistik, Paketlogistik, hochwertige
Konsumgüter (Diebstahlsicherung)
2012:
» Kosten < 10 €-Cent
» Verpackungen im Großgewerbe und hochwertige Konsumgüter dominieren, aber nur Einzelkonzerne
» Start bei Medikamenten und Lebensmittel (Kühlkettenüberwachung/Herkunftskennzeichnung)
2017:
» Kosten < 5 €-Cent (Einsparungen Antennenmaterial, Polymerchips etc.)
» Kostenreduktion durch Item-Level-Tagging von Lebensmitteln, Konsumgütern, Verpackungen, Medikamente
» Teilmärkte Post, archivierte Dokumente
» Punktuell Probleme im Recyclingkreislauf
2022:
» Kosten < 3 €-Cent (kontinuierliche Massenproduktionsverfahren ausgereift)
» 90 % Item-Level-Tagging von Lebensmitteln, Konsumgütern etc. (s.o.)
» Hoher Invest in die RFID-Technologie verstärkt Anpassungsdruck auf Recyclingwirtschaft
UBA 3707 33 302
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Verpackungsrecycling
Glas
2010:
2008:
Alu
PET
Papier
Weissblech
3,53 Mio. t Behälterglas verbraucht
2,03 Mio. t Behälterglas gesammelt
Silizium, Alu-Antennenanteile: Fremdstoffe verringern
die Bruchfestigkeit
Kupfer, Silber: Verfärbungen Schlieren
Organika: Verbrennen im Schmelzprozess
Deutschland: Produktspezifikation für NE-Metalle ist 5 g/t.
(GGA Ravensburg 2002)
Gewichtsanteil von einem Smart-Label (Gewicht 0,1 g) auf einem 200g-Hohlglas: 500 g/t
⇒ Kollisionen mit Qualitätsanforderungen (Bruchfestigkeit, Verfärbungen bei Weißglas), v.a.
besteht die Gefahr des Kupfereintrags in das Glas.
Destatis/BAFU/UBA 3707 33 302
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Verpackungsrecycling
Glas
Alu
PET
Papier
NE-Metalle aus LVP-Sortierung 2008:
Weissblech
52.700 Tonnen
Trennung von Fremdmaterial durch Magnetabscheider,
Wirbelstromverfahren oder Schwimm-Sink-Prozesse. Organische
Beschichtungen werden durch separate Prozesse oder im Schmelzprozess
entfernt.
Kritisch: Kupfer-Anteile dürfen bei gemischt erfassten Al-Verpackungen
max. 1% nicht übersteigen. Langfristige Akkumulation von Kupfer im
Aluminiumkreislauf. (Bei Pfand-Getränkedosen 0,2 % DIN)
Werden Smart Label auf Siliziumbasis eingesetzt, sind erst ab 1 % sind
Kollisionen mit Qualitätsanforderungen möglich.
Destatis/BAFU/UBA 3707 33 302
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Verpackungsrecycling
Glas
Alu
PET
Papier
KS-Verpackungen aus getrennter Erfassung: 102.000 t.
KS-Verpackungen aus LVP-Sortierung: 1,032 Mio. t
Keine Beeinträchtigung des Recyclingverfahrens bei PET, PP, PE etc.
- Trennung von RFID-Tags und PET/PE durch Dichtetrennung (Schwimm-SinkVerfahren)
- Trennung von verunreinigten Schnitzeln in der Sortierung
mittels Infrarot-Detektion
Probleme im Recyclat: Si, Cu, Al, Ag: Verunreinigungen
Smart Label auf Polymerbasis:
werkstoffliche Unverträglichkeiten können auftreten
Problematisch: Aufschmelzen der Lötlegierung (Pb)
Kollision mit Metallhöchstmengen.
Destatis/BAFU/UBA 3707 33 302
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Weissblech
Verpackungsrecycling
Glas
Alu
PET
Papier
Weissblech
Anfall von PPK:
1,099 Mio. Tonnen aus Depotcontainer
167.000 Tonnen aus LVP-Sortierung
Es sind durch Tags keine größeren Probleme
zu erwarten. 98 % gelangen in die „Spuckstoffe“.
Eintrag von Kupfer durch Büroklammern und Heftzwecken ist ein bekanntes Problem.
Verunreinigung durch Silizium, Cu, Al, Ag
Polymersubstrat (PET, PP) kann im Pulper
abgeschieden werden. Acrylate führen aber zu
„Stickies“ und Siebverstopfungen
⇒ Etikettierung von Papier und Karton mit RFID-Tags in geringen Mengen
wirft voraussichtlich keine neuen Probleme auf.
EMPA/BAFU/UBA 3707 33 302
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Verpackungsrecycling
Glas
Alu
PET
Papier
Weissblech aus LVP-Sortierung 2008:
Metalle getrennt gesammelt 2008:
Einsatz Metallverpackungen 2008:
Weissblech
265.000 Tonnen
41.800 Tonnen
815.000 Tonnen
Recycling-Prozess bei Temperaturen von 1600°C
⇒ Etiketten, Farben und Lacke verbrennen vollständig.
Etiketten mit Smart Labels auf Polymerbasis würden
weitgehend verbrennen.
Kupfer, Silizium: Verunreinigung (bei Silizium teilweiser Austrag durch
die Schlacke). Kupfer: Versprödung v.a. ab 1%
Silber: Auswirkungen unbekannt
Problematisch: Eintrag von Kupfer in das Weissblechrecycling.
EMPA/BAFU/UBA 3707 33 302
„RFID und Abfall“ – SBB Potsdam, 29.09.2010
Empfehlungen
» Erste Voraussetzung: Monitoring
» Dialog zwischen Hersteller, Anwender und Recycler (Disparitäten der Anforderungen)
» Entwicklung von massenstromtauglichen RFID-Tags (Ecodesign), die andere RecyclingKreisläufe nicht stören. Dazu F&E-Bedarf hinsichtlich
• der Antennenmaterialien
• der Anbringung und der Klebstoffe (leichtere Trennunbarkeit der Elektronik)
• Direktdruck und Polymer-Tags
• Konstruktive Lösungen (Tags auf Banderolen, Schraubverschlüssen etc.)
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27/2009
» Entfrachtung von Problemstoffen im Hinblick auf Recycling
• Aluminium und Silizium auf Glasverpackungen
• Kupfer auf Aluminiumverpackungen
• Substrat-Polymere mit ähnlichen Dichten wie die Kunststoffverpackungen
Einfluss von RFID-Tags
auf die Abfallentsorgung
BUWAL Schweiz/UBA
„RFID und Abfall“ – SBB Potsdam, 29.09.2010
Prognose möglicher Auswirkungen eines
massenhaften Einsatzes von RFID-Tags
im Konsumgüterbereich auf die Umwelt
und die Abfallentsorgung
Vielen Dank für
Ihre
Aufmerksamkeit!
Hermann Keßler
mailto: hermann.keß[email protected]
„RFID und Abfall“ – SBB Potsdam, 29.09.2010