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Mittwoch, 20. Februar 2019

Chemie

Fluorpolymere in hoher Qualität gewonnen

Von Klaus Jopp | 29. Mai 2015 | Ausgabe 22

Das bayrische Burgkirchen ist um eine Attraktion reicher. Hier steht die weltweit einzigartige Anlage zum Recycling von Fluorpolymerabfällen. Dabei führt das Verfahren zu hoher Ausbeute und Reinheit der verarbeiteten Materialien.

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Foto: 3M/Dyneon

Geschredderter Fluorpolymerabfall wird zu Monomeren ohne Qualitätseinbußen.

„Mit der Anlage können wir die Ausgangskomponenten der Fluorpolymere, die sogenannten Monomere, in hoher Ausbeute und Reinheit zurückgewinnen“, erklärt Klaus Hintzer, der als wissenschaftlicher Vater der neuen Upcyclinganlage beim Chemieunternehmen Dyneon gilt.

Im Gegensatz zu Recyclingprozessen führe das Verfahren zu keinen Einbußen. Seit über 25 Jahren arbeitet Hintzer auf dem Gebiet der Fluorpolymere und zählt als „Corporate Scientist“ zu den 30 Top-Wissenschaftlern des US-amerikanischen Technologiekonzerns 3M, der Dyneon übernommen hat.

Der Standort Burgkirchen ist heute eine der weltweit größten Produktionsstätten für Fluorelastomere, Fluorthermoplaste, PTFE (Polytetrafluorethylen) und Spezialadditive. Mit 600 Beschäftigten, 250 Mio. € Jahresumsatz und einer Jahresproduktion von 17 000 t gehört sie zu den führenden Adressen bei Fluorpolymeren.

Diese Materialien besitzen eine extrem hohe Widerstandsfähigkeit gegen Hitze und Chemikalien. Einsatz finden sie deshalb in der Chemieindustrie zum Auskleiden von Pumpen, Rohren und Kolonnen, im Automobilbau in Benzinschläuchen oder für Beschichtungen von Lagern und Dichtungen.

Hochleistungskunststoffe häufig unverzichtbar

Auch als Trockenschmierstoff und in der Medizintechnik für Infusionsschläuche werden die reaktionsträgen Werkstoffe verwendet. Hier sorgt die chemische Beständigkeit für eine lange Lebensdauer und eine gute Verträglichkeit, die glatte Oberfläche verhindert die Entstehung von Blutgerinnseln.

Die Textilindustrie verwendet PTFE als Material für atmungsaktive Membranen in Funktionswäsche, in der Elektrotechnik ist es ein wichtiger Werkstoff für Isolierungen. Die Hochleistungskunststoffe sind also in vielen technischen Bereichen unverzichtbar.

Bisher gab es keine Möglichkeit, Fluorpolymere industriell zu recyceln. Das war ein Problem, denn bei der üblichen Verbrennung werden hochkorrosive Dämpfe frei, die auch die Verbrennungsanlagen schädigen können. Zudem ist eine Deponierung aufgrund von Rechtsvorschriften der EU verboten.

Vor diesem Hintergrund haben die Universität Bayreuth, das Forschungsinstitut Invertec und Dyneon mit Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) ein Verfahren zur Depolymerisation entwickelt, bei dem die Fluorpolymere mit Ausbeuten von über 90 % wieder in ihre Monomere zerlegt werden.

Zum Einsatz kommt ein mehrstufiges Pyrolyseverfahren, das bei sehr hohen Temperaturen die Polymere in Einzelbausteine aufspaltet. Diese wurden bisher großtechnisch und energetisch aufwendig aus Frigen 22 (R22) hergestellt, wobei über 10 000 kWh/t Tetrafluorethylen (TFE) nötig waren.

Deshalb lässt sich nicht nur viel Energie sparen, sondern auch die natürliche Ressource Flussspat schonen. Denn dieses Mineral war bislang für die Produktion von R22 essenziell.

Künftig wird Dyneon bis zu 500 t Fluorpolymerabfälle pro Jahr aus eigener Produktion sowie von anderen Herstellern nahezu vollständig aufbereiten. Die Abfälle werden zunächst in einem Shredder zerkleinert, gereinigt und im letzten Schritt chemisch recycelt.

Die Umweltentlastung ist beträchtlich: Pro 1000 t zurückgewonnenem TFE werden 5000 t Chlor sowie jeweils 10 000 t CO2 und Säuren eingespart. Hinzu kommen noch 3000 t Gips, 2000 t Schwefelsäure sowie 1000 t Kalziumfluorid.

In die neue Anlage hat Dyneon 6 Mio. € investiert. Das Bundesumweltministerium (BMUB) unterstützte das Projekt zudem mit knapp 1 Mio. €.

In der ersten Phase werden Fluorpolymere ohne Füllstoffe eingesetzt, später sollen dann auch solche mit Füllstoffen recycelt werden. Dazu wird ein Logistikkonzept entwickelt, das den Rücklauf der Altstoffe aus ganz Deutschland organisiert.