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Samstag, 20. Januar 2018

Forschung

Der Verbund ist das Problem

Von Bettina Reckter | 3. November 2016 | Ausgabe 44

Trotz vieler Teilerfolge sind Verfahren zum Trennen von faserverstärkten Kunststoffen und Verbundmaterialien noch nicht industriereif.

Wissensforum (2)
Foto: Der Grüne Punkt - Duales System Deutschland GmbH

Jede Menge Kunststoff sammeln deutsche Verbraucher. Doch dessen Verarbeitung zu neuem Kunststoff bereitet der Recyclingbranche zum Teil große Probleme.

Foto: panthermedia.net/Tomasz Mikielewicz

Pro Jahr sammeln die Deutschen knapp 6 Mio. t Kunststoffabfälle in ihren gelben Tonnen. Dennoch wird nur ein Bruchteil der Kunststoffe, die im Müll stecken, auch werkstofflich, also zur Herstellung neuer Kunststoffe, genutzt. Mit 57 % landet der weitaus größte Teil in der energetischen Verwertung. Klingt erstmal gut, meint aber nichts anderes als die Müllverbrennungsanlage.

Das liege aber nicht daran, dass die dualen Systeme nicht richtig funktionierten, stellt Mirko Sickinger, Geschäftsführer der Gemeinsamen Stelle dualer Systeme Deutschlands GmbH, klar. Vielmehr würden die Bürger Fehlwürfe produzieren, die gar nicht recycelt werden könnten.

Das Problem kennt auch Kerstin Kuchta, die an der TU Hamburg-Harburg wissenschaftliche Müllstudien betreibt. Zusammen mit ihren Studenten durchforstet sie regelmäßig den Inhalt hanseatischer Abfalltonnen. Und findet viele Wertstoffe im Restmüll – so eben auch Kunststoff. „Außerdem können etwa 28 % der Mischkunststoffe nicht weiter sortiert werden. Damit sind sie für eine Wiederverwertung verloren“, erklärte Kuchta kürzlich auf dem VDI Wissensforum „Recycling von Kunststoffen und Verbundwerkstoffen“ in Düsseldorf.

Ein Kernproblem der Recycler, die das Sammelgut nutzen wollen: Immer mehr Kunststoffe stecken in Verbundmaterialien. Die kennt man vom Getränkekarton, der aus vielen Schichten besteht: innen mehrere Lagen Polyethylen, dann Aluminium, dann wieder ein Kunststoff, schließlich Pappe und außen erneut bedrucktes Polyethylen. Diese Schichten sind so inniglich verbunden, dass sie praktisch nicht zu trennen sind. Das erschwert ihr Recycling.

Ein Verfahren, das mit Lösemitteln den Kunststoff herauslösen soll, haben Forscher am Fraunhofer-Institut für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV in Freising bei München entwickelt. In speziellen Reinigungsschritten entfernen sie zudem Verunreinigungen und Schadstoffe. Die recycelten Kunststoffe aus den Materialverbünden hätten die gleichen Eigenschaften wie Neuware, meint Andreas Mäurer vom Fraunhofer IVV. Und fügt hinzu: „Unser Verfahren ist das einzige, das auch das Flammschutzmittel HBCD aus dem Styropor zur Hausdämmung herauslöst und ausschleust.“ (s. S. 21, re.)

Verpackungsmaterialien – und bestehen sie aus noch so vielen Schichten – für eine weitere Verwendung aufzubereiten, ist also machbar. Doch funktioniert das auch bei kaputten Rotorblättern von Windkraftanlagen und abgewrackten Flugzeugrümpfen aus faserverstärkten Kunststoffen?

Nach Einschätzung der AVK-Industrievereinigung verstärkte Kunststoffe mit Sitz in Frankfurt am Main wurde in Europa im vergangenen Jahr über 1 Mio. t glasfaserverstärkter Kunststoff produziert. Gut ein Drittel davon floss in den Bereich Konstruktion, also auch in die Fertigung von Rotorblättern, die zu 20 % aus diesem Material bestehen.

Der Rest der Rotoren ist Balsaholz für Formgebung und als Füllstoff – sowie Harz. Meist sind es Duroplasten wie Polyester, Vinylesterharz und Epoxidharz. Dabei wären Thermoplasten fürs Recycling vorteilhafter. Im Rahmen des EU-Projekts Walid werden deshalb jetzt Rotorblätter aus thermoplastischen Verbundwerkstoffen entwickelt.

Zudem sucht Alexandra Pehlken an der Universität Oldenburg nach Wegen, Glasfaser- oder Carbonmatten aus ihrem Bett aus Epoxidharz herauszulösen. „Bislang existiert keine industriereife Lösung für ein Recycling von Rotorblättern“, sagt die Forscherin. Hinzu geselle sich das Problem, dass die Recyclingbranche nicht an glasfaserverstärkten Kunststoffen interessiert sei.

Problematisch wird es schon, wenn man die Faserverbünde zerlegen will. Denn beim Sägen entstehen Splitter und lungengängiger Staub. Forscher um Elisa Seiler experimentieren an der TH Nürnberg mit dem Wasserstrahlschneiden – und erwägen sogar eine gezielte Sprengung der Bauteile.

Und was passiert mit den Faserteilen, wenn sie denn einmal vom Harz befreit sind? Jakob Wölling hat dafür mit seinem Team am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Augsburg ein Nassverfahren entwickelt, das wie das klassische Papierschöpfen funktioniert. Vereinfacht ausgedrückt fließen die gelösten Fasern über ein Sieb, bleiben hängen und verdichten sich zu Fliesmatten mit erstaunlicher Festigkeit. „Aber das ist immer noch ein Downcycling“, gesteht Wölling. Eine werkstoffliche Verwertungslösung muss also erst noch gefunden werden.

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