Hightech-Sortieranlage identifiziert Metall blitzschnell per Laser

Nahe Berlin ist diese Woche erstmals eine laserbasierte Sortiertechnik für das Metallrecycling in den kommerziellen Betrieb gegangen. Gefördert wurde das Projekt von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU).

Drei mittelständische Unternehmen haben die Anlage zum Metallrecycling mit technischer Finesse und Ingenieurkunst laut der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) möglich gemacht. Östlich von Berlin hat das Entsorgungs- und Recyclingunternehmen Alba sie an seinem Standort Hoppegarten am vorigen Mittwoch in betrieb genommen, um damit zunächst Aluminium aus dem Müll auszusortieren. DBU-Generalsekretär Alexander Bonde fasste es anlässlich des Termins so zusammen: „Das ist bahnbrechendes Hightech. Aus Schrott wird Umweltschutz.“ Für Bonde geht es darum, Metallmüll zu reduzieren und kostbare Rohstoffe für hochwertige Legierungen wiederzuverwenden. Das ist ein wichtiger Beitrag für „mehr Umwelt- und Klimaschutz, weil weniger Rohstoffe der Erde entnommen werden müssen“, machte er deutlich.

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Bis zur Marktreife der Aluminium-Sortieranlage, war allerdings eine mehrjährige Entwicklung und Forschung nötig. Diese erfolgte maßgeblich durch Kooperation der beiden Firmen Clean-Lasersysteme GmbH und Cleansort GmbH aus Nordrhein-Westfalen sowie der OSR GmbH & Co.KG aus Baden-Württemberg. Während Clean-Lasersysteme an der geeigneten Messtechnik feilte, tüftelte Cleansort am Anlagenbau. Und die auf Schrotthandel und Aufbereitung von Rohstoffen spezialisierte OSR war dafür zuständig, den Prototyp einer entsprechenden Anlage in Rosengarten (Ostwürttemberg) in Betrieb zu nehmen. Die Deutsche Bundesstiftung Umwelt hat die Hightech-Vorhaben fachlich und finanziell mit mehr als einer Million Euro gefördert.

Recycling von Metall: Anteile in Legierungen exakt bestimmen

„Die angewandte Technologie ist von höchster Präzision geprägt“, sagt DBU-Referatsleiter Michael Schwake. Kombiniert werden dabei zwei Verfahren mit dem Ziel, die Legierung der Schrottteile genau zu bestimmen. In der Metallurgie handelt es sich bei Legierungen um homogene metallische Werkstoffe, die aus mehreren chemischen Elementen bestehen, wovon mindestens eines ein Metall ist. Schwake: „Für verschiedene Sektoren wie die Automobilindustrie sind Legierungsbestandteile von größter Bedeutung. Hochleistungswerkstoffe wie Karosseriebleche oder Achsträger benötigen exakte Legierungsanteile.“ Genau das gewährleistet die Hoppegarten-Anlage, die anfangs aufgrund der zu erwartenden positiven Nachhaltigkeits- und Kosteneffekte Aluminiumschrott sortiert, grundsätzlich aber alle metallischen Werkstoffe für die spätere Weiternutzung trennen kann.

Schrott wird zunächst auf einem Fließband per Laser gereinigt und inspiziert

In einem ersten Schritt werden die etwa handtellergroßen Schrottstücke wie z. B. ausgestanzte Bleche auf einem Fließband transportiert. Kameras inspizieren jedes einzelne Teil und identifizieren mehrere Prüfpunkte. Dann kommen die Hightech-Laser an diesen Prüfpunkten zum Einsatz: zunächst zum Reinigen der Oberfläche von Dreck und Deckschichten bis aufs Grundmetall – anschließend mit punktuellen Laserpulsen direkt auf das Schrottteil. Das geht im wahrsten Sinne des Wortes blitzschnell. Die Folge: Das Material verdampft, aus den Lichtemissionen der Metallatome wird die chemische Zusammensetzung ermittelt. Eine Ausblaseinheit am Ende des Prozesses sorgt mittels Luftdrucks für die Trennung der Schrottstücke.

Durch eine solche laserbasierte Sortiertechnik – im Fachjargon spricht man von laserinduzierter Plasmaspektroskopie LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) – kann künftig der Schrott entsprechend seiner Legierungsanteile zielgenau zur Schmelze gebracht werden. DBU-Generalsekretär Bonde: „Diese hochkomplexe Technologie ist eine herausragende Entwicklung und könnte den Schrottmarkt revolutionieren.“

Großes Potenzial für die laserbasierte Sortiertechnik LIBS

Das Potenzial für eine solche Sortiertechnik erscheint den Fachleuten von der DBU riesig. Denn die LIBS-Technologie ermöglicht nach ihrer Aussage, die Menge der verwendeten Sekundärrohstoffe als Recyclingmaterial für die Produktion von Hochleistungswerkstoffen beträchtlich zu steigern. Derzeit liege deren Anteil in der Metallproduktion in Deutschland bei 43 % des Kupfers, 69 % des Bleis, 60 % des Aluminiums und 44 % des Rohstahls. Für die hierzulande jährlich erzeugten rund 50 Millionen Tonnen Stahl würden demnach etwa 22 Millionen Tonnen Sekundärrohstoffe sowie zusätzlich drei Millionen Tonnen Legierungsmetalle eingesetzt.

Lesetipp: Intelligente Laser sparen Energie und erlauben Null-Fehler-Produktion

Wie dringend neue Technologien bei der Schrottverwertung sind, macht der Verband Deutscher Metallhändler und Recycler (VDM) klar. Laut VDM steigt in der EU in den nächsten Jahrzehnten der Bedarf an Aluminiumschrott auf rund neun Millionen Tonnen – mit hervorragender Perspektive: Der Einsatz von Aluminiumschrott spart 95 % der Energie im Vergleich zum Energieverbrauch bei der Primärproduktion, so der VDM. Und: Nach Berechnungen von Cleansort können durch eine Anlage wie in Hoppegarten jedes Jahr in einem Zwei-Schicht-Betrieb auf Basis deutscher Strompreise rund sechs Millionen Euro Kosten eingespart werden – und fast 18 000 Tonnen klimaschädliches Kohlenstoffdioxid.