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Recycling: Faserrückgewinnung als Zukunftsmodell

01.07.2019
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Der steigende Einsatz von Composites macht die Frage nach deren Recycling immer dringlicher. Die Herausforderung bei der Wiederverwertung von faserverstärkten Kunststoffen liegt in deren Materialzusammensetzung. Eine thermische Verwertung ist in spezialisierten Betrieben möglich. Eine effiziente Nutzung z.B. von glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) in Rotorblättern bietet der Zementindustrie eine Alternative zu fossilen Brennstoffen. Die bei der Verbrennung anfallenden Aschen enthalten einen sehr hohen Anteil an Mineralstoffen und lassen sich daher gleichzeitig als Rohstoffsubstitut in der Zementherstellung nutzen. Diese stoffliche Verwertung ist heute etabliert. Intensiv wird dazu parallel im Rahmen europäischer Technologieplattformen bei der Materialforschung auch die Recyclingfähigkeit in den Blick genommen, um künftig eine leichtere Wiederverwertbarkeit zu gewährleisten.

Derzeit werden zahlreiche Untersuchungen und Projekte zur Faserrückgewinnung durchgeführt, um die Entsorgungsprozesse in der Windkraft parallel zur thermischen Verwertung zu optimieren. Hierbei spielt das thermische Zersetzungsverfahren für organische Substanzen – die Pyrolyse – die größte Rolle. Bei diesem werden die Bindungen zwischen den Fasern und der Matrix durch das Erhitzen auf 600 bis 800 °C unter Ausschluss von Sauerstoff aufgebrochen. Dadurch wird eine vollständige Zersetzung von Kohlenwasserstoffverbindungen erreicht

Auf diese Art können organische und anorganische Stoffe voneinander getrennt werden, ohne Qualitätsänderungen bei den Glas- oder Kohlenstofffasern zu verursachen. Dies ist vor allem bei teuren Fasern in Kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) wirtschaftlich, da dieses Verfahren sehr energie‐ und kostenintensiv ist. GFK sind kostengünstiger, sodass sich der Einsatz einer solch energieintensiven Methode nicht lohnt. Weitere Möglichkeiten zur Faserrückgewinnung sind chemische Verfahren wie die Solvolyse, Hydrierung und Alkoholyse. Diese haben den Vorteil, dass sie im Vergleich zur Pyrolyse einen geringeren Energieaufwand haben. Aktuelle wird geklärt, ob sich diese Verfahren auf großtechnische Anwendungen übertragen lassen.

Marktakzeptanz als Ziel bei recycelten Carbonfasern

 Der Aufbau eines ressourceneffizienten Materialkreislaufs für CFK ist ein wichtiger Baustein für die weitere Entwicklung. „Technologisch ist die Frage der Wiederverwendung von Carbon grundsätzlich gelöst. Gegenwärtig finden abschließend Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten statt, um den bisher schon bestehenden Recyclinganteil bei Prozessketten weiter zu erhöhen und die Marktakzeptanz von Bauteilen mit recycelten Carbonfasern (rCF) permanent zu verbessern“, erklären die Experten.

Um dies zu erreichen, werden heute schon z.B. Verschnittreste zu Vliesen verarbeitet und die damit hergestellten Bauteile wieder in die Wertschöpfungskette eingebracht. Zusätzlich werden sekundäre (Produktionsabfälle) und recycelte (End-of-Life) Fasermaterialien beispielsweise bei Spritzgussmassen eingesetzt. Darüber hinaus gibt es bereits vertragliche Vereinbarungen zwischen Unternehmen der Luftfahrt und der Recycling-Industrie zur wirtschaftlichen Nutzung dieser Stoffströme.

Zudem muss nach Aussage von Carbon Composites e.V. die Akzeptanz für das Material durch die Einführung von Normierungs- und Standardisierungsverfahren für Halbzeuge aus recycelten Carbonfasern erhöht und Marktdurchdringung dieses Wertstoffes damit verbessert werden. Die Autoren kommen zu dem Schluss, dass sich die Verwendung von rCF trotz noch fehlender Normen lohne: „So ist der Einsatz von insbesondere sortenreinen Recyclaten für Kleinserien ein betriebswirtschaftlich sinnvolles Einsatzgebiet.“


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