Composites-Recycling: Recyclingmarkt wird weiter vorangetrieben

Recycling.jpg Schon längst ist der Anblick von Windparks in ländlichen Regionen sowie auf dem Meer kein ungewohntes Bild mehr. Immer mehr Betreiber beginnen derzeit damit, ihre oft schon 20 Jahre alten Anlagen gegen modernere auszutauschen. Dabei stellt sich vermehrt die Frage des Recyclings. Warum sich Recycling bei Verbundwerkstoffen als noch schwieriger gestaltet, als bei herkömmlichen Kunststoffen, zeigt auch die COMPOSITES EUROPE, die vom 6. bis 8. November in Stuttgart stattfindet.

Die TU Bergakademie Freiberg, SGL TECHNOLOGIES, das Sächsische Textilforschungsinstitut, TENOWO und weitere Aussteller stehen auf der COMPOSITES EUROPE als Experten zum Thema Recycling von Verbundwerkstoffen zur Verfügung. Darüber hinaus referieren Experten im Composites Forum am Donnerstag über die Grundlagen, Trends und Innovationen in dem Bereich. Auch die größten Herausforderungen rund um das Recycling stehen dabei im Vordergrund.

40.000 Tonnen Rotorblatt-Abfälle

Laut Bundesverband Windenergie (BWE) besteht diese bei Rotorblättern von Onshore-Windenergieanlagen in der Verwertung der in den Rotorblättern enthaltenen Verbundwerkstoffe. So sind neben Verstärkungsfasern, Polymermatrizen, dem Sandwich‐Kern und Beschichtungen auch Metalle zur Blitzableitung oder als Heizelemente gegen Eisbildung integriert.

CFK ist zwar erheblich leichter aber auch wesentlich teurer, weshalb es vor allem bei großen Anlagen an besonders kritischen Blattstellen angewendet wird – insbesondere im Offshore‐Bereich. Onshore werden Rotorblätter dagegen fast ausschließlich aus GFK hergestellt. Nach Angaben der Experten wurden in den letzten 26 Jahren in Deutschland insgesamt knapp 500.000 Tonnen Rotorblätter verbaut. Unter Berücksichtigung von Lebensdauer, jährlich neu installierter Leistung sowie Steigerung des Gewichts durch neu installierte Leistung prognostizieren sie eine zukünftige durch Rotorblätter erzeugte Abfallmenge von rund 40.000 Tonnen pro Jahr.

Zementherstellung aus alten Rotorblättern

Eine 100‐Prozent‐Verwertungsquote für bis zu 60.000 Tonnen GFK pro Jahr bietet das 2011 in Deutschland entwickelte „Composite Recycling“. Es erlaubt eine effiziente energetische und stoffliche Verwertung des in den Rotorblättern enthaltenen GFK-Materials als Alternative zu fossilen Brennstoffen und kommt in Zementwerken zum Einsatz, da diese einen hohen Energiebedarf aufweisen. Die bei der Verbrennung anfallenden Aschen, die etwa 50 Prozent der Gesamtmasse der Rotorblätter ausmachen, besitzen einen sehr hohen Anteil an Mineralstoffen. Zusätzlich werden sie als Rohstoffsubstitut für die Zementherstellung eingesetzt, ohne dass es zu einer Qualitätsänderung kommt.

Schwieriger stellt sich die Situation beim Wiederverwerten von CFK dar. In einer Anfang 2015 vom VDI Themenradar Automobil durchgeführten Umfrage waren 27,6 Prozent der Teilnehmer der Meinung, der Verbundwerkstoff werde sich nur durchsetzen, wenn die Recyclingfrage gelöst ist. Dagegen waren nur 13,8 Prozent überzeugt, dass die Recycelbarkeit keinen Einfluss auf die Erfolgsaussichten hat. Bislang sind noch keine industriellen Prozesse zur Wiederverwertung entwickelt worden. Neben der mechanischen Zerkleinerung ist die pyrolytische Trennung von Faser und Matrix ein zentrales Verfahren, mit der Kohlenstofffasern unterschiedlicher Qualität und Länge gewonnen werden können.

Chance auf neue Geschäftsmodelle mit recycelten Carbonfasern

Laut „Composites-Marktbericht 2017“ führt die stark anwachsende Produktion an Carbon Composites zu immer größeren Mengen an kohlenstofffaserhaltigen Abfallströmen. Gleichzeitig ergeben sich daraus neue Potenziale. So erfordert die spezielle Zusammensetzung der Verbundwerkstoffe zum einen neue Recyclingstrategien. Zum anderen ergibt sich mit Blick auf den hohen Energie- und Ressourceneinsatz bei der Neufaserproduktion die Chance auf rentable Geschäftsmodelle für recycelte Carbonfasern (rCF), auch wenn verglichen mit Metallen, Kunststoffen oder Papier erst geringe Abfallmengen anfallen

Den mit Abstand größten Anteil der Verbundwerkstoff-Abfallströme machen im Moment trockene Verschnittreste oder unausgehärtetes und abgelaufenes PrePreg-Material aus. Hier baut sich aktuell bereits eine funktionierende Recyclingwirtschaft auf. So werden trockene Verschnitte mittels textiler Verarbeitungsmethoden etwa zu Vliesen weiterverarbeitet. Auch für PrePreg-Reste, die meist aus der Luftfahrtindustrie stammen und entsprechend hochqualitativ sind, wird inzwischen mit der Pyrolyse/Teiloxidation eine erste Prozessvariante zur Rückgewinnung der Fasern kommerziell betrieben.

Für die Zukunft zeichnet sich laut Marktbericht ab, dass sich das Gleichgewicht stärker in Richtung der mit Harz benetzten Müllströme verschiebt, da die zugehörigen Bauteile derzeit noch in der Nutzungsphase sind. Diese Entwicklung wird zudem durch verschnittärmere Prozesse verstärkt. Darüber hinaus werden die Forderungen nach nachhaltigen Produktlösungen und Materialsystemen sowie dem Schließen von Stoffkreisläufen unter ökologischen (CO2-Fußabdruck) und gesellschaftlichen Aspekten (Circular Economy) die Entwicklung des CFK-Recyclingmarktes weiter vorantreiben.