Weiterentwicklung des Recyclings von

Recycling von faserverstärkten Verbunden
Weiterentwicklung des Recyclings
von faserverstärkten Verbunden
Jörg Woidasky
1.Einführung....................................................................................................242
2.
Märkte und Mengen....................................................................................246
2.1.Composite.....................................................................................................246
2.2.GFK................................................................................................................246
2.3.CFK................................................................................................................247
2.4.Marktsegmente.............................................................................................248
2.5.Abfallmengen................................................................................................249
3.
Übersicht über Recyclingverfahren und -ansätze....................................250
3.1.
Molecular sorting: Designkonzept
für Hybridbauteile und Verbundwerkstoffe.............................................250
3.2.
Compocycle: Logistik und Einsatz bei der Zementherstellung.............251
3.3.
Eurecomp: Solvolyse im Pilotmaßstab......................................................252
3.4.
Pyrolyseverfahren – der klassische Ansatz...............................................253
3.5.
Mechanisches bzw. Partikelrecycling:
Neue Verfahrenstechniken.........................................................................254
4.
Herausforderungen beim Rezyklateinsatz................................................256
5.
Müssen wir immer alles rezyklieren?........................................................256
6.Zusammenfassung.......................................................................................258
7.Quellen..........................................................................................................258
Ziel dieses Beitrages ist die Darstellung der aktuellen Entwicklungen hinsichtlich der
Marktentwicklungen, der Technologien für die Herstellung und der Verwertungsverfahren für Faserverbunde, insbesondere für GFK und CFK.
241
Jörg Woidasky
1. Einführung
Faserverbundwerkstoffe nutzen vorrangig die spezifischen Festigkeiten ausgewählter
Fasern in Verbindung mit einer einbettenden Matrix. Während die Fasern die Zugkräfte aufnehmen, ist das Matrixmaterial für die Bauteil-Form sowie die Druck- und
Schubkraftaufnahme relevant. Fasern werden dabei als Einzelfasern, Faserbündel oder
auch als Gewebe oder Gelege und in der Regel beschichtet eingesetzt. Das Matrixmaterial kann durch andere Stoffe weiter modifiziert werden, so dass mehr als zwei
Werkstoffe zum Einsatz kommen. Beispiele sind Füll- oder Farbstoffe sowie Einleger
(Schaum, Holz, Waben). In Verbindung mit Polymeren als Matrixmaterialien sind
die wichtigsten Faserverstärkungen zum einen Glasfasern (GFK = Glasfaserverstärkte
Kunststoffe) und Carbon-Fasern (CFK = Carbonfaserverstärkte Kunststoffe). Daneben
werden auch Aramid-, Natur- oder Metallfasern eingesetzt. Typische Faserlängen sind
hierbei Kurzfasern (im mm-Bereich), Langfasern (im cm-Bereich) sowie Endlosfasern
(mit Faserlängen in der Größenordnung der Bauteilabmessungen). In Hybridbauteilen
finden verschiedene Verstärkungsfasern Einsatz [1] wie derzeit z.B. in Rotorblättern
von Windkraftanlagen.
Es ist grundsätzlich zu unterscheiden in anisotrope (richtungsabhängige) und isotrope
(in allen Raumrichtungen mit gleichen Eigenschaften ausgestattete) Faserverbundwerkstoffe. Hochleistungs-Verbunde sind anisotrop, da hier zielgerichtet die Fasereigenschaften in Beanspruchungsrichtung bzw. entlang der Lastpfade genutzt werden.
Durch diese Anisotropie lassen sich Werkstoffeigenschaften und Herstellungsverfahren
(z.B. Faser-Ablegeverfahren, Tränkungs- und Aushärtungsprozesse) praktisch nicht
trennen. Dies ist insbesondere für den hochwertigen Einsatz von Rezyklaten (Sekundärfasern) durch die Verfahrensanforderungen an Faserlängen, -orientierung und
Handlingfähigkeit von hoher Relevanz.
Tabelle 1:
Systematisierung der Verbundwerkstoffe-Komponenten
Matrixwerkstoffe
Faserwerkstoffe
Fasergeometrie/Länge
Faserverarbeitung
Metall
Glas
Kurzfaser (wenige mm)
Keramik
Carbon (Kohlenstoff)
Langfaser (bis etwa 50 mm) Gestricke, Gesticke
Mineralik (z.B. Beton)
Aramid
Endlosfaser
Gewebe, Gelege, Geflechte
Faser- Ablegeverfahren
(bis Bauteilgröße)
Polymere: Thermoplaste
Mineralfaser (z.B. Basalt)
Polymere: Duroplaste
Naturfaser (z.B. Holz, Hanf)
Nähverfahren
vorrangig relevant für
Temperaturbeständigkeit, Steifigkeit, Festigkeit, Langzeitverhalten, Schlagzähigkeit,
chemische Beständigkeit,
thermomechanische Eigenschaften
Korrosionsverhalten
Quelle: Henning, F.; Drechsler, K.; Chatzigeorgiou, L.: Faserverstärkte Kunststoffe. In: Henning, F.; Moeller, E (Hrsg.): Handbuch
Leichtbau. Hanser Verlag, München, 2011
242
Recycling von faserverstärkten Verbunden
Tabelle 2:
Relativer Eigenschaftsvergleich von Faser-Verbundwerkstoffen
Faser-Matrix-
Kombination
Carbonfaser +
Duroplast-
Carbonfaser +
Glasfaser +
Thermoplast-
Duroplast-
matrix
matrix
Glasfaser +
Thermoplast-
matrix
matrix
Steifigkeit
sehr hoch
hoch mittel
mittel
Festigkeit
hoch
hoch
hoch mittel
Gewicht
sehr gering
gering
mittel
mittel
Kosten
sehr hoch hoch
gering
gering
besondere
hervorragende
kurze Zykluszeiten
geringe Kosten
geringe Kosten
Eigenschaften
mechanische
und kurze Zykluszeiten
Eigenschaften
Beispiel-
Kfz-Karosserie
chemikalienbe-
Windkraftanlagen-Kfz-
anwendungen
(z. B. BMW i3)
ständige Gleitlager
flügel (EP-GF oder
(PEEK-CF)UP-GF)
Motorraumbauteile
(PA-GF)
Quelle: Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau; Roland Berger Strategy Consultants (Hrsg.): Lässig, R. et al.: Serienproduktion von hochfesten Faserverbundbauteilen. Perspektiven für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau. Frankfurt,
Juni 2012
Bild 1 zeigt einen Vergleich von Kosten und Massen eines Musterbauteils aus verschiedenen Werkstoffen, normiert auf ein konventionelles Stahlbauteil. Dabei zeigt sich in
der gewählten logarithmischen Darstellung beim Einsatz von Carbonfaser-Compositen
im Vergleich zu Lösungen in Metall (Hochleistungs-Stähle oder Aluminium) ein
überproportionaler Kostenanstieg: Während bei Aluminium die Halbierung der
Bauteilmasse lediglich zu maximal 2,5 fach erhöhten Bauteilkosten führt, wird bei
anisotropem CFK eine Massenreduktion auf 25 Prozent mit einem Kostenanstieg auf
bis knapp das Zehnfache erkauft. Blickt man auf die Aufteilung der Kostenarten für
die Bauteilherstellung in Stahl und CFK, so zeigt sich direkt die Motivation für ein
hochwertiges Recycling von Fasern (Bild 3): Am Beispiel eines flächigen Bauteils von
0,8 x 0,8 m Kantenlänge und einer Masse von 1,8 kg (CFK, RTM-Verfahren) bzw. 4,5 kg
(Stahl) wird deutlich, dass bei beiden Varianten die Werkstoffkosten den Hauptanteil
(bei CFK knapp 50 Prozent, bei Stahl etwa 75 Prozent) ausmachen. Bei CFK stellt mit
Abstand die Faser den höchsten Einzel-Kostenblock mit etwa 22 Euro pro Werkstück
bzw. Bauteil dar. Daher ist die Herstellung kostengünstigerer Fasern im Fokus derzeitiger Forschungs- und Entwicklungsarbeiten. Neben der Prozessoptimierung (Automatisierung, endkonturnahe Preforms, Organoblech-Entwickung mit einem GesamtKostensenkungspotential von bis zu vierzig Prozent bis 2020), der Veränderung der
Harzsysteme (Substitution durch Thermoplaste oder schnellere Duroplast-Aushärtung
zur Verringerung der Zykluszeit mit Gesamt-Kostensenkungspotential von bis zu
zehn Prozent bis 2020) oder Veränderung der Carbonfaser-Herstellung (Precursoren
z.B. auf Ligninbasis, Energieeinsparung bei der Carbonisierung z.B. durch Mikrowellen
mit Gesamt-Kostensenkungspotential von bis zu 25 Prozent bis 2020 [1]) bietet hier der
Einsatz von Rezyklat-Fasern mit einem potentiell günstigeren Kosten-zu-EigenschaftsVerhältnis prinzipiell gute Möglichkeiten.
243
Jörg Woidasky
Bauteilmasse/
Bauteilkosten
1.000
800
600
900
700
250
150
120
100
100
150
95
75
60
50
43
48
25 25
10
Stahl
Bauteilmasse min
Bild 1:
hochfest Stahl
Aluminium
Bauteilmasse max
CFK isotrop
Bauteilkosten min
CFK anisotrop
Bauteilkosten max
Relativer Kosten- und Massenvergleich von Bauteilen aus verschiedenen Werkstoffen
Quelle: Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau; Roland Berger Strategy Consultants (Hrsg.): Lässig, R. et al.: Serienproduktion von hochfesten Faserverbundbauteilen. Perspektiven für den deutschen Maschinen- und Anlagenbau. Frankfurt,
Juni 2012
Zieht man (nur) die Werkstoffmasse zum Vergleich der Umweltauswirkungen eines
CFK- mit einem Stahlbauteil auf Basis der Werte in Bild 11 heran und bewertet man
damit das Musterbauteil (alternativ aus 1,8 kg CFK oder aus 4,5 kg Stahl hergestellt),
so erhält man die in Bild 2 gezeigten Ergebnisse. Daran wird deutlich, dass mit Blick
auf die Umweltbelastungen der Werkstoffherstellung das CFK-Bauteil in allen Fällen
schlechter abschneidet – ein weiteres Indiz für die Sinnhaftigkeit eines werkstofflichen,
hochwertigen Verwertungsweges. Zusätzlich ist allerdings für eine vollständige Beschreibung der Umweltauswirkungen vor allem die Nutzungsphase des Bauteils z.B. in
einer Kfz-Anwendung mit einzubeziehen. Hier kann durch die Masseneinsparung von
sechzig Prozent bei der Verwendung von CFK im Vergleich zu Stahl eine erhebliche
Umweltentlastung realisiert werden. Diese beträgt durch die Masseneinsparung bei
PKW direkt 0,12 L/100 kg*100 km (für Dieselantriebe) bzw. 0,15 L/100 kg*100 km (für
Benzinantriebe). Berücksichtigt man die Sekundäreffekte im Gesamtsystem, so kann
dieser Fuel reduction value auf 0,28 bzw. 0,35 L/100 kg*100 km steigen [3].
244
Recycling von faserverstärkten Verbunden
relative
Umweltauswirkungen
140
120
100
80
60
40
20
0
Fossile
Ressourcen
Überdüngung
Ozonabbau
Sommersmog
Relativimpact Bauteil aus CFK
Bild 2:
Globale
Erwärmung
Versauerung
Relativimpact Bauteil aus Stahl
Abschätzung der Umweltauswirkungen zweier Musterbauteile (CFK, Stahl)
Kosten
EUR
60
insgesamt 50 bis 60
50
40
Harz 5,5
C-Halbzeug 22
30
11
20
8,25
Bild 3:
insgesamt < 10
10
7,5
8,25
0
CFK-Bauteil
Material
Sonstiges
0,8
1,2
0,5
Stahlblech-Bauteil
Arbeit
Maschinen und Werkzeuge
Kostenarten-Vergleich eines
Musterbauteils in CFK und
Stahl
Quelle: Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau; Roland Berger
Strategy Consultants (Hrsg.): Lässig, R.
et al.: Serienproduktion von hochfesten
Faserverbundbauteilen. Perspektiven
für den deutschen Maschinen- und
Anlagenbau. Frankfurt, Juni 2012
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Jörg Woidasky
2. Märkte und Mengen
2.1. Composite
Als Treiber für den Einsatz von Faserverbundwerkstoffen werden derzeit vor allem die
technische Notwendigkeit (z.B. sehr geringe thermische Ausdehnungskoeffizienten für
Präzisionsanwendungen in großen Temperaturbereichen), die Effizienz (Kostenvorteil
bei direkten oder Lebenszykluskosten wie z.B. für Mobilitätsanwendungen), Marketingaspekte (ästhetische Aspekte z.B. für Kfz-Zierblenden oder Armbanduhren) sowie
gesetzliche Vorgaben (z.B. Vorgaben zum Kfz-Flottenverbrauch) [1]. Die typischen
Anwendungsfelder faserverstärkter Kunststoffe finden sich somit in den Branchen Kfz,
Energietechnik, Luft- und Raumfahrt, Sport, Maschinen- und Anlagenbau sowie im
Baubereich, von denen der Kfz-Bereich, Luft-/Raumfahrt und Energietechnik/Windenergie derzeit die wichtigsten Segmente für Faser-Verbundwerkstoffe sind. Tabelle 3
zeigt eine Abschätzung der Nachfrage nach endlosfaserverstärkten Faserverbunden
weltweit (daneben werden kurz- und langfaserverstärkte Verbunde wie z.B. SMC und
BMC eingesetzt).
20112015 2020
(Prognose)(Prognose)
1.000 t
Endlosfaserverstärkte CFK
Luft-/Raumfahrt
8 1521
Sport
78 9
Windenergie
8 2242
Automotive
3 945
Maschinen-/Anlagenbau
und sonstige
13
24
43
SUMME CFK
39
78
160
Endlosfaserverstärkte GFK
Bauindustrie
504605 762
Automotive
177232 326
Windenergie
256311 397
Marine
92 103120
Luft-/Raumfahrt
71 93131
Maschinen-/Anlagenbau
und sonstige
SUMME GFK
377
441
537
1.477
1.785
2.273
Tabelle 3:
Nachfrage nach endlosfaserverstärkten Faserverbunden 2011
bis 2020
Quelle: Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau; Roland Berger
Strategy Consultants (Hrsg.): Lässig, R.
et al.: Serienproduktion von hochfesten
Faserverbundbauteilen. Perspektiven für
den deutschen Maschinen- und Anlagenbau. Frankfurt, Juni 2012
2.2. GFK
Derzeit machen Glasfaser-Composite 95 Prozent aller Faserverbundwerkstoffe aus.
In Europa wurden 2012 1,01 Millionen t glasfaserverstärkter Kunststoffe hergestellt.
246
Recycling von faserverstärkten Verbunden
Daran haben im langjährigen Mittel die (großserienfähigen) Verfahren der SMC/BMCVerarbeitung einen Anteil von etwa 25 Prozent. Der Branchenmix der Anwendungen
betrug für Transportanwendungen 34 Prozent, Elektro-/Elektronikbereich 14 Prozent,
Baubereich 35 Prozent, Sport/Freizeit 15 Prozent und sonstige 2 Prozent [4].
2.3. CFK
Die derzeitige Carbonfaser-Herstellungskapazität liegt bei etwa 90.000 t/a, davon jeweils
etwa ein Viertel in USA, Japan und Europa. Etwa 95 Prozent der Carbonfasern werden
in CFK eingesetzt, die restlichen 5 Prozent in anderen Matrixmaterialien (Carbon,
Keramik, Metall) z.B. für Bremsscheiben.
Global wurden 2011 etwa 37.000 t Carbonfasern eingesetzt [4]. Dies entsprach einem Marktvolumen von 72 Milliarden Euro. Für 2012 wird mit einem Verbrauch
von 42.000 t und 2020 mit 130.000 t gerechnet. Davon sollen die Wide-body aircrafts
2020 etwa 9.000 t Carbonfasern einsetzen. Die Automobilindustrie setzt 2010 etwa
2.000 t Carbonfasern ein, hier wird mit jährlichen Steigerungsraten von 15 Prozent
gerechnet. Derzeit stellt sich die Kostensituation noch als Hemmnis dar (Kosten für
CFK in Automobilanwendungen etwa siebzig Euro/kg; Stahl drei Euro/kg, hochfeste
Stähle sechs Euro/kg und sieben Euro/kg für Aluminium): Treiber sind hier neben der
Elektromobilität auch der Einsatz von CNG-Tanks auf Compositbasis (2011 wurden
hierfür 1.540 t eingesetzt, 2020 sollten 7.480 t eingesetzt werden) anstelle von StahlHochdrucktanks [4].
Insgesamt wurden in 2011 weltweit 57.000 t CFK (Compositmaterialien aus Fasern
und Matrix) verbraucht. Bild 4 zeigt die Aufteilung der Verarbeitungsmenge nach
Carbonfaser-Verarbeitungsverfahren im Jahr 2011. Für derzeit übliche SekundärFasern sind ausschließlich die Schnittfaser-Anwendungen geeignet. 92 Prozent dieser
Schnittfaser-Anwendungen sind CFK-Compounds, die restlichen acht Prozent werden in SMC (zwei Prozent), in der Papierherstellung (ein Prozent), im Baubereich
(drei Prozent) und für Leifähigkeitsanwendungen (zwei Prozent) eingesetzt [4]. Schnittfaser-Anwendungen werden bis 2020 auf etwa 14.000 bis 16.000 t Jahresverbrauch
ansteigen [4]. Insgesamt wird weltweit bis 2020 mit jährlichen CFK-Wachtumsraten
von 13 [4] bis 17 Prozent gerechnet [1].
Der wichtigste Volumenmarkt für Carbonfasern sind Windkraftanlagen, deren Verbrauch 2011 bei etwa 8.500 t lag und der bis 2015 auf 22.700 t (2020 auf 54.270 t)
ansteigen soll. Somit wurden in dieser wichtigsten Einzelanwendung 23 Prozent des
CFK eingesetzt. 77 Prozent dieser Carbonfasern in Windkraftanlagen werden als
UD-Prepregs, zwanzig Prozent für Pultrusion und drei Prozent als Gewebe eingesetzt.
Daneben sind relevante Anwendungsgebiete für CFK die Luftfahrt (16 Prozent), Sport/
Freizeitprodukte (16 Prozent), Kurzschnittanwendungen (18 Prozent), Bauindustrie
(neun Prozent) und Automobil- und Druckbehälteranwendungen (jeweils sechs Prozent) [4].
247
Jörg Woidasky
Wickelverfahren
Pultrusion
15 %
8%
Gewebe, Geflechte
Schnittfasern
5%
18 %
Prepregs woven
12 %
Prepregs unidirektional
42 %
Bild 4:
Marktanteile von Carbonfaser-Verarbeitungsverfahren 2011
Quelle: Carbon composites; AVK (Hrsg.): Witten, E.; Jahn, B., Karl, D.: Composites Market report 2012. Frankfurt/Main, 8.
October 2012
2.4. Marktsegmente
Während im Motorsport CFK-Anwendungen seit der Erstanwendung 1981 bei McLaren im MP4/1 z.B. für das Monocoque (selbsttragende Karosserie) üblich sind, waren
bisher CFK-Serienanwendungen eher selten zu finden. So wurde z.B. ein UnimogFahrerhaus zum Erreichen geringer Achslasten aus CFK gefertigt. Die steigenden
Anforderungen der EU an CO2-Flottenemissionen (95 g CO2/100 km im Jahr 2020,
10 bis 35 g im Jahr 2050) und die Marktdurchdringung der Elektromobilität unterstützen zur Zeit Leichtbau-Ansätze. Der Vorreiter ist hier neben Audi mit dem R8 der
Hersteller BMW mit den i3- und i8-Modellen mit Carbon-Karosserie auf AluminiumFahrwerk mit Herstellungszahlen im Bereich von 10.000 Stück/a [1] [5]. GFK hingegen ist in Fahrzeugbau bereits langjährig etabliert, vor allem durch den Einsatz von
SMC/BMC (Sheet/Bulk moulding compounds) im Pkw- und Lkw-Bereich für Stoßfängerkomponenten, Klappen oder Teile des Fahrerhauses. Auch werden bereits
Blattfedern in GFK gefertigt.
Im Flugzeugbau wurde 1987 bereits ein Airbus A310-Seitenruder in CFK gefertigt.
Seit 2011 wird die Boeing 787 (Dreamliner) mit einem weitgehend aus CFK gefertigten Rumpf in Serie produziert [5]. Auch die Airbus A350-Struktur wird zu mehr als
fünfzig Prozent aus Compositmaterial hergestellt, beim A380 sind es etwa 25 Prozent,
wobei etwa 85 Prozent der Compositmaterialien CFK sind [6]. Zahlreiche weitere
Anwendungen finden sich im Innenraum. Eine vollständige Abkehr von AluminiumStrukturen ist derzeit jedoch nicht zu erwarten, da Fragen der Reparierbarkeit und
der Schadensidentifikation in Compositmaterialien noch nicht hinreichend geklärt
sind. Typische Verbrauchsmengen von Carbonfasern liegen bei etwa 20 t/Flugzeug
bei den o.g. Typen. Bei Produktionsmengen von bis zu zehn Flugzeugen monatlich
248
Recycling von faserverstärkten Verbunden
ergeben sich so Verbrauchsmengen von etwa 5.000 t/a für Großflugzeuge [6]. Darüber
hinaus werden jedoch noch kleinere Geschäfts- und Freizeitflugzeuge, Hubschrauber
und Militärmaschinen hergestellt.
Im Sportbereich werden z.B. Carbon-Fahrradrahmen angeboten, die mit deutlich unter 1 kg etwa vierzig Prozent leichter als vergleichbare Aluminiumrahmen sind. Auch
werden Carbon-Felgen, -Lenker oder -Sattelstützen hergestellt. [5] Weitere bewährte
CFK-Anwendungsfelder sind Schläger (Tennis, Golf) oder Ski. Im Bootsbau werden
vor allem Rümpfe und z.T. Aufbauten aus GFK gefertigt.
Für Windkraftanlagen werden bereits seit Jahrzehnten Glasfaser-Verbunde eingesetzt.
Neuere Anlagen wie z.B. die Nordex N117/2000 mit Blattlängen von 58 m nutzen jedoch
auch Carbonfasern in Hybridbauteilen, um hohe Steifigkeiten zu realisieren. Dabei werden insbesondere die Gurtbereiche in Carbon statt in Glasfaser gefertigt. Derzeit werden
weltweit etwa 60.000 Rotorblätter hergestellt [1]. Bei bis zu 90 m langen Rotorblättern,
die vorrangig im Offshore-Bereich eingesetzt werden, wird die Verwendung von 300 bis
350 kg Carbonfaser pro Rotorblatt erwartet, so dass bei geschätzten 12.000 Neuanlagen/a
ein Jahresverbrauch von etwa 11.000 t entstehen würde [6].
Der Maschinen- und Anlagenbau stellt stark segmentierte Anwendungsfelder mit
geringen Volumina, jedoch hohen anwendungsspezifischen Anforderungen dar.
Typische Anwendungen sind rotierende Teile wie Walzen, Rotoren oder Spannfutter [1].
Der Baubereich setzt Faserverbunde vorrangig in Profilen, Rohren und Behältern ein, die
fast ausschließlich mit Glasfasern und vorrangig nicht mit Endlosfasern verstärkt werden.
2.5. Abfallmengen
In Europa fallen aus den genannten Branchen insgesamt etwa etwa 40 bis 50.000 t
Verbundwerkstoff-Produktionsabfall/a an. Daneben wird geschätzt, dass zusätzlich
aus dem Nachnutzungsbereich (Boote, Kfz, Windkraftanlagen) etwa 30.000 t/a
Verbundwerkstoffe anfallen. Tabelle 4 gibt dazu eine Übersicht nach Anfallort der
Produktionsabfälle [7].
Anfallort
Abfallmenge
t/a
Großbritannien und Irland
6,4
Belgien, Niederlande, Luxemburg
2,0
Skandinavien (Dänemark, Schweden, Norwegen,
Finnland)2,5
Spanien, Portugal
10,6
Italien7,5
Frankreich5,7
Deutschland7,9
Österreich, Schweiz
0,8
Zwischensumme Westeuropa
43,3
Osteuropäische Länder
6,4
Summe Europa
49,7
Tabelle 4:
Verbundwerkstoff-Produktionsabfallmenge in Europa
Quelle: Masson, S.: Eurecomp Project
– Market Studies. Eurecomp Training
Meeting; European Composites Recycling
Services Company. Präsentation. Brüssel,
22. April 2012
249
Jörg Woidasky
3. Übersicht über Recyclingverfahren und -ansätze
Die Frage nach der Verwertung von Verbundwerkstoffen ist in den vergangenen Jahrzehnten oft gestellt und mit vielen Verfahrensentwicklungen zu beantworten versucht
worden. Während es zahlreiche technische Möglichkeiten gibt, Verbundwerkstoffe
auch hochwertig zu verwerten ( Bild 5), sind die tatsächlich im Pilot- oder technischen
Maßstab umgesetzten Verfahren praktisch an einer Hand abzuzählen.
mechanisch
Verfahrensbeispiele:
Classisizer
Elektrodynamische
Fragmentierung
chemischphysikalisch
Verfahrensbeispiele:
CFK Valley Stade
(Pilot-/Techn.)
EURECOMP (Projekt)
mechanisch
Verfahrensbeispiele:
ERCOM (Pilotmaßstab,
eingestellt)
MUEG (Patent)
chemischphysikalisch
Verfahrensbeispiel:
Compocycle
(Pilot/Technikmaßstab)
Auflösung des
Faser-MatrixVerbundes
Verwertung
faserverstärkter
Verbundwerkstoffe
Design für
RecyclingKonzept und
Erprobung
(Molecular
Sorting-Projekt)
Bild 5:
Beibehaltung
des FaserMatrixVerbundes
Verwertung von Faser-Verbundwerkstoffen – Verfahrensübersicht
3.1.Molecular sorting: Designkonzept für Hybridbauteile
und Verbundwerkstoffe
Die Fraunhofer-Gesellschaft fördert seit 2011 im Rahmen ihres Programms Märkte
von übermorgen mit dem Forschungsvorhaben Molecular Sorting eine methodenorientierte Technologie-Entwicklung mit dem Ziel, mittel- bis langfristig die Wieder- und
Weiterverwertung von Werkstoffen durch neue, leistungsfähige Trennprozesse bis auf
molekulare Ebene nach der Herstellung oder Nutzung von Produkten zu ermöglichen.
Ein Teilaspekt dieser Forschungsarbeiten ist auch die werkstoff- und produktseitige
Umsetzung des Design for Recycling-Gedankens bei Verbund- und Hybridwerkstoffen.
Für die Entwicklung der Verfahren der Kreislaufwirtschaft der nächsten Generation
haben sich insgesamt sieben Fraunhofer-Institute zusammengeschlossen. Anhand von
ausgewählten Stoffströmen, den Demonstratoren, werden neue Methoden entwickelt
und erprobt, die die Ressourceneffizienz steigern können. Die Methoden werden außer
für Verbundwerkstoffe auch für Glas, Altholz, Metallsalzlösungen, heiße Gase oder
250
Recycling von faserverstärkten Verbunden
Schlacken aus der Abfallverbrennung entwickelt, sollen jedoch zukünftig auch für weitere Stoffströme Anwendung finden. Daher ist die Untersuchung der Übertragbarkeit
der Ergebnisse auf weitere Stoffe und Branchen ein wichtiges weiteres Element der
Technologieentwicklung. Neben der Technologieentwicklung werden in dem Vorhaben
ergänzende Bewertungsschritte durchgeführt: Zum einen werden die Umwelteffekte
der Verfahren im Rahmen einer ökologischen Bewertung bestimmt, zum anderen wird
durch einen Szenarienprozess die Zukunftsfähigkeit der Technologien für die Märkte
im Jahr 2030 untersucht.
Insbesondere bei Hybridbauteilen bzw. Verbundwerkstoffen sollen neben den Anforderungen aus der Nutzungsphase wie z.B. minimale Masse oder lastpfadgerechte Gestaltung die Potentiale für die verwertungsgerechte Gestaltung identifiziert, ausgeschöpft
und erprobt werden. Dazu werden insbesondere die Produktionsverfahren wie z.B. RTM
(Resin transfer moulding) systematisch zum einen auf den Einsatz von Rezyklaten im
Verfahren überprüft und zum anderen die technischen Möglichkeiten der Erhöhung
der Verwertungsquote in hochwertigen Einsatzfeldern erschlossen. Ein Beispiel hierfür
ist die Konzentrierung hochwertiger Komponenten in gut zugänglichen Bereichen des
Bauteils und deren entsprechende Kennzeichnung und Identifizierbarkeit, die sich z.B.
gut mit der lastpfadgerechten Verstärkung von Bauteilen kombinieren lassen kann.
Andere Ansätze sind Verfahren des Debonding on demand [8] und zur Entfernung
von funktionalen Additiven wie z.B. von Flammschutzmitteln aus Polymeren. Im Ergebnis soll neben der Methoden- und Technologieentwicklung ein durch praktische
Versuche verifizierter Leitfaden für die kreislaufgerechte Gestaltung und Herstellung
von Verbundwerkstoff- und Hybridbauteilen entstehen.
3.2. Compocycle: Logistik und Einsatz bei der Zementherstellung
Unter dem Label Compocycle wird die vollständige stoffliche Verwertung von (GFK-)
Verbundwerkstoffen in technischem Maßstab in der Zementindustrie angeboten und
von zahlreichen europäischen Verbänden der Kunststoffindustrie unterstützt. Die
Industriepartner Zajons Logistik und Holcim bieten die vollständige Verwertung von
Rotorblättern angefangen von der transportgerechten Zerkleinerung mit einer mobilen
Säge bzw. Wasserstrahltechnik zur Verminderung des Staubanfalls über die dosierungsgerechte Aufbereitung in einer stationären Zerkleinerung bis hin zur Verwertung in
einem Zement-Drehrohrofen an. Dabei wird eine Mischung aus Sekundärbrennstoffen
und GFK im Calcinator des Zementwerks mit einem Massenstrom von bis zu 11 t/h
und einem mittleren Heizwert von 15 MJ/kg aufgegeben und dieser Massenstrom
mit einem Wassergehalt von 25 Prozent vollständig zur Energiegewinnung bzw. der
feste Rückstand als Bestandteil des Zementklinkers genutzt. [10] (Bild 6). Dabei sind
insbesondere die Minimierung der Staubentstehung bei der Zerkleinerung sowie die
Abrasion bei der Aufbereitung im Querstromzerspaner große Herausforderungen. Die
Entsorgung von GFK-Produktionsabfällen und Windkraftanlagen-Flügeln wird für
114 Euro/t (excl. Logistik, incl. Lizenzgebühr für das Compocycle-Logo) angeboten. [9].
251
Jörg Woidasky
GFKAbfälle
Bild 6:
Vorzerkleinerung
am
Anfallort
Transport
Zerkleinerung
auf
< 50 mm
(stationär)
Metallabscheidung
Vermischung
Einsatz
im
Zementwerk
Verfahrensablauf des Compocycle-Verfahrens
Quelle: Schmidl, E. (Fa. Geocycle/Holcim Group): Verwertung von faserverstärkten Kunststoffen am Beispiel von Rotorblättern.
Vortrag auf der Internationalen AVK-Tagung in Stuttgart, 26./27. Oktober 2009
3.3. Eurecomp: Solvolyse im Pilotmaßstab
Das europäische Vorhaben Eurecomp nutzte die Hydrolyse von Epoxidharzen in Wasser
als Verfahren zur Trennung von Fasern und duroplastischem Matrixmaterial. Dabei
kamen unter- und nahkritische Verfahrensparameter zum Einsatz. Wasser wird bei
221 °C und 374 bar überkritisch und greift Ester-Bindungen hydrolytisch an, so dass
im Ergebnis aus der Matrix Bruchstücke oder Monomere (Ethylen-Glykol, PropylenGlykol, Phtalsäure) gebildet werden. Es wurden Versuche bis 350 °C und 200 bar
in einem Versuchreaktor mit Probenstücken bis 50 mm Kantenlänge durchgeführt.
Dabei wurden maximal sechzig Prozent der Zugfestigkeit der Glasfasern erhalten.
Der derzeit bereitstehende Versuchsreaktor hat ein Volumen von 25 L und kann somit pro Jahr etwa 11 t Verbundwerkstoffe umsetzen. Erste Verwertungsversuche mit
zwanzig Prozent Rezyklatfasern in LKW-SMC-Anwendungen verliefen erfolgreich;
die flüssigen Reaktionsprodukte können jedoch nicht direkt wieder eingesetzt werden
[11]. Ein Behandlungszyklus im Reaktor dauert 40 bis 50 min [12]. Die Gesamtkosten
für das Verwertungsverfahren liegen derzeit geschätzt bei fünf bis zehn Euro/kg, die
Neumaterialien (Fasern, Chemikalien) lediglich bei ein bis zwei Euro/kg, so dass eine
Wirtschaftlichkeit derzeit nicht gegeben ist. Auch ein Ökobilanz-Vergleich des Verfahrens mit dem GFK-Einsatz im Zementwerk, Pyrolyse sowie dem mechanischen (Partikel-)Recycling zeigte in den Wirkungskategorien Treibhauspotential, Versauerung,
Rohstoffverbrauch die schlechtesten bzw. bei der Eutrophierung nach der Pyrolyse die
zweitschlechtesten Ergebnisse [7] (Bild 7).
Arbeitet man in überkritischem Wasser und gibt noch weitere Oxidationsmittel hinzu,
so lässt sich eine gute, weitgehende Abtrennung der Matrix von Carbonfasern erreichen (Bild 8). Nachteilig wirkt sich jedoch außer dem großen Aufwand, der für das
Erreichen der Behandlungsparameter zu treiben ist, aufgrund der Reaktorgeometrie
die Erfordernis nach Vorzerkleinerung bzw. die Größenbeschränkung der einzubringenden Bauteile aus.
252
Recycling von faserverstärkten Verbunden
relative Einheiten
0,0006
0,0004
0,0002
0
-0,0002
-0,0004
Umwelt-Wirkungskategorien:
-0,0006
Globale Erwärmung
Zementwerk
Bild 7:
Versauerung
Eurecomp-Hydrolyse
Eutrophierung
Pyrolyse
Fossile Ressourcen
Partikelrecycling (SMC)
LCA-Vergleich von GFK-Verwertungsoptionen
Quelle: Masson, S.: Eurecomp Project – Market Studies. Eurecomp Training Meeting; European Composites Recycling Services
Company. Präsentation. Brüssel, 22. April 2012
Bild 8:
Rezyklat-C-Fasern aus Behandlung mit überkritischem Wasser
Quelle: Fraunhofer-Institut für chemische Technologie/Pfinztal
3.4. Pyrolyseverfahren – der klassische Ansatz
Die Umsetzung von faserverstärkten Compositmaterialien mittels Pyrolyse ist bereits
umfangreich untersucht und seit Jahrzehnten Gegenstand von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten [13]. Weltweit wurden basierend auf diesen Ergebnissen bereits
253
Jörg Woidasky
Anlagen in Betrieb genommen, die typischerweise jeweils etwa etwa 1.000 t/a Rezyklatfasern herstellen. So arbeitet die Anlage der Recycled Carbon Fiber Ltd. (West
Midlands/UK) mit einem kontinuierlichen Prozess im Durchlaufofen. Weitere Anlagen
existieren in Japan (Mitsui Mining Co./Omuta City) und in USA (Adherent Technologies/Albuquerque: Vakuumpyrolyse-Verfahren; Materials Innovation Technologies/
Lake City/SC). Das Unternehmen Firebird Advanced Material (Raleigh/NC/USA) setzt
dabei zur Pyrolyse ein kontinuierliches Mikrowellenverfahren ein [14]. In Deutschland
wird in einem Batch-Verfahren bei Hadeg GmbH/Stade pyrolysiert. Die CFK Valley
Recycling Stade GmbH eröffnete 2011 in Wischhafen eine Anlage, die bei 500 °C
arbeitet und etwa 90 bis 95 Prozent der Ursprungs-Faserfestigkeit der Carbonfasern im
Rezyklatmaterial erhält [15]. Es wird angegeben, dass Recycling-Fasern etwa fünfzig bis
siebzig Prozent der Neufaser kosten und im Vergleich zur Neufaser nur fünf Prozent
des Energieverbrauchs verursachen [16].
Eine sehr interessante Ergänzung zu den Pyrolyse-Verfahren stellt die Umwandlung
der Rezyklat-Fasern in Garne dar, die derzeit in UK untersucht und im Pilotmaßstab
bereits von einem Firmenkonsortium unter Führung der Advanced Composite Group
ACG umgesetzt wird. Die Untersuchungen zeigten, dass ein Verbundwerkstoff aus
Carbonfaser-Rezyklat und PET fünfzig Prozent der Zugfestigkeit und neunzig bis
hundert Prozent des Zugmoduls von vergleichbarer Neuware erreichte [17] (Bild 9).
Bild 9:
Carbon-PET-Garn (links) und
-Gewebe (rechts) auf Rezyklatbasis
Quelle: NN: Fibrecycle Press Release.
Project Develops Low Cost Blended
Carbon Fibre Yarns and Fabrics. Heanor/
UK, April 2011
3.5. Mechanisches bzw. Partikelrecycling: Neue Verfahrenstechniken
Bereits in den 1990er Jahren wurde das Partikelreycling von GFK, damals vorrangig
mit SMC- und BMC-Bauteilen in dem Verfahren der Firma Ercom in Rastatt in
technischem Maßstab umgesetzt [18]. Vorrangig aus wirtschaftlichen Gründen stellte
das Unternehmen jedoch 2004 seinen Betrieb ein; das gleiche Schicksal ereilte das
Unternehmen Phoenix Fiberglass in Kanada, die ein vergleichbares Geschäftsmodell
mit einem ähnlichen Verfahren verfolgte, bereits 1996. Das Verfahren kann dennoch
als beispielhaft für das Partikelreycling gelten: Es arbeitete mit einem zweistufigen
Zerkleinerungsprozess mit nachfolgenden Sichterstufen, die das Faser-Matrix-Gemisch
254
Recycling von faserverstärkten Verbunden
nach Korngrößen auftrennten. Die Produkte konnten in SMC technisch ohne Eigenschaftsverlust bis zu zwanzig Prozent der Primär-Füll- oder Verstärkungsstoffe substituieren, allerdings nahm dadurch die Produkt-Gesamtmasse geringfügig aufgrund des
Matrix-Gehalts des Rezyklats ab. Die Herausforderungen bei der Aufbereitung lagen
unter anderem in der Vermeidung von Faseragglomeraten beim Wiedereinsatz. Ob
diese Probleme, die beim Einsatz der klassischen Prall- oder Hammermühlen auftreten, auch mit neueren Verfahren überwunden werden können, muss noch überprüft
werden. Ein Beispiel hierfür ist der Prallreaktor, der auch als Classisizer angeboten
wird [19] und der zu einem sehr guten Verbundaufschluss bei verschieden duktilen
Werkstoffen führt. Insbesondere bei Multikomponenten-Verbundwerkstoffen kann
hier erwartet werden, dass es zu einer guten Trennung der Werkstoffe kommen kann.
Ein konkretes Anwendungsfeld hat sich das Unternehmen MUEG mit einem Verfahrenspatent zur Verwertung von Rotorblättern aus Windkraftanlagen erschlossen: Mit
Hilfe eines Querstromzerspaners und nachgeschalteter Kugelmühle werden aus den
Rotorblättern verschiedene, vorrangig feine Glasmehl-Fraktionen für die Glas- oder
Kunststoffindustrie (bis etwa 200 µm Korngröße) erzeugt. Die darüber hinaus entstehenden Organikfraktion aus Matrix und Beschichtungen soll ebenfalls als Füllstoff oder
mit einem Heizwert von etwa 20 MJ/kg energetisch nutzbar sein [20].
Ein anderer Ansatz zur Verbundtrennung kann durch den Einsatz der elektrodynamischen Fragmentierung beschritten werden [21]: Dieses Verfahren zeichnet sich
durch eine hervorragende Trennung an Material- bzw. Korngrenzen aus und basiert
auf einer Hochspannungs-Entladung. Diese Entladung erfolgt durch einen Feststoff,
der im Fall von Verbundwerkstoffen Komponenten mit verschiedenen dielektrischen
Konstanten enthält, an deren Grenzflächen es zu Feldüberhöhungen kommt. Entlang
dieser Bereiche erfolgt bei einer schlagartigen elektrischen Entladung die Ausbildung
eines Plasmakanals und nachfolgend einer Druckwelle ähnlich einem Blitzschlag. Durch
diese sich im Material entwickelnde Druckwelle kommt es zu einer Schwächung und
zum Aufschluss des Verbundwerkstoffs an den Grenzflächen. Nachteilig erweist sich
auch hier die eingeschränkte Geometrie des Verfahrens, da nur Eingangsprodukte
Bild 10:
Elektrodynamische Fragmentierung von Carbon-Faser-Compositmaterialien (links:
unbehandelt, rechts: behandelt)
Quelle: NN: Can you frag? In: SelFrag (Hrsg.): The perfect grain. (Newsletter). SelFrag AG, Kerzers, Schweiz, Issue 3, Juni 2010
255
Jörg Woidasky
unterhalb einer Korngröße von etwa 10 cm eingesetzt werden könne. Darüber hinaus
ist die Behandlung aus physikalischen Gründen im Wasserbad erforderlich. Das Verfahren wurde bereits zur Abtrennung langer Carbon-Fasern aus Compositmaterialien
erfolgreich eingesetzt [22] (Bild 10).
4. Herausforderungen beim Rezyklateinsatz
Eine zentrale Frage neben der rein technischen Entwicklung von Verwertungsverfahren ist die Entwicklung von Rezyklatmärkten. Hieran scheitern zahlreiche an sich
aussichtsreiche Ansätze: Blickt man auf den Anwendungsbereich des Flugzeugbaus, so
ist hier insbesondere auf die lückenlose Nachverfolgbarkeit (Zertifizierung) der Ausgangsstoffe und Bauteile hinzuweisen. Nach den derzeitigen Zulassungsverfahren ist
es nicht möglich, in Strukturbauteilen von Flugzeugen Rezyklatmaterialien mit einem
nicht vollständig nachweisbaren Herstellungsprozess einzusetzen. Recyclinganstrengungen in diesem Bereich müssen daher zwangsläufig mit Teilen im Innenraum oder
auch für die Flugzeugherstellung (z.B. Werkzeugformen) beginnen.
Auch die Rückgewinnung langer Fasern oder sogar flächiger Gewebe steht aufgrund
der Handling-Problematik derzeit noch sehr am Anfang. Rollenware (Gewebe) auf
Rezyklatbasis exisitiert derzeit praktisch noch nicht, gleiches gilt für Endlosfasern. Die
am einfachsten handzuhabenden Rezyklat-Faserlängen sind Mehle und Kurzfasern,
die z.B. zur Verbesserung der Leitfähigkeit in Thermoplast-Spritzgussteilen eingesetzt
werden. Dies ist zwar technisch gut umsetzbar, jedoch können alternativ auch Leitruße
eingesetzt werden. Im Ergebnis führt die Faser-Einkürzung zu einer hohen Prozesssicherheit beim Wiedereinsatz, jedoch zu einem gleichzeitig hohen Wertverlust. Auch
ist das Einsatzfeld der Rezyklatfasern damit praktisch auf die Schnittfaser- Substitution
beschränkt. Abhilfe kann hier ein durch das Fraunhofer ICT entwickeltes und bereits
zum Patent angemeldeten Verfahren schaffen, das eine grobe Vorzerkleinerung von
Fasermaterialien z.B. aus dem Recycling mit einer direkt folgenden Ablegetechnik aus
dem Luftstrom kombiniert. Auf diese Weise werden die Fasern durch einen Luftstrom
z.B. auf einer Matte oder einem Halbzeug wie bei der SMC-Herstellung mit dem erforderlichen Fasergehalt vollflächig abgelegt, ohne dass es zu weiteren Verhakungen
oder Agglomeratbildungen kommen kann.
Herausforderungen organisatorischer und technischer Art bestehen somit insbesondere
an den Schnittstellen der Recycling- und Verarbeitungsverfahren von Polymeren. Dazu
gehören insbesondere Fragestellungen des Handlings von Fasern und Halbzeugen und
Einzelschritt-übergreifende Kooperationen von Anlagenherstellern für Kunststoff- und
Textilmaschinen, des Werkzeugbaus und der Bauteil-Herstellung durch Injektions- und
Pressverfahren [1].
5. Müssen wir immer alles rezyklieren?
Die Kreislaufführung von Werkstoffen ist kein Wert an sich, sondern dient stets der
Erreichung von Zielen wie z.B. der Schonung nichterneuerbarer Rohstoffe oder der
Umweltentlastung. Diese Ziele können und sollten aber bereits bei der Materialauswahl
256
Recycling von faserverstärkten Verbunden
berücksichtigt werden. Bild 10 gibt dazu eine auf Ökobilanz-Ergebnissen basierende
Übersicht über die relativen Umweltauswirkungen verschiedener Werkstoffe, jeweils
normiert auf die höchste Umweltauswirkung.
Insbesondere bei den Werkstoffen mit sehr hohen Umweltauswirkungen ist eine (werkstoffliche) Verwertung dann sinnvoll, wenn die werkstoffliche Verwertung ermöglicht,
gleichartige Werkstoffe bereitzustellen, jedoch ohne zahlreiche Schritte der (Primär-)
Prozesskette zu durchlaufen. So können substantielle Umweltentlastungen bei der
Werkstoffherstellung realisiert werden.
Auswirkungen
%
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Bild 11:
Fossile
Ressourcen
Überdüngung
Ozonabbau
Sommersmog
Globale
Erwärmung
Versauerung
Carbonfaser aus PAN (DL)
Unges. Polyesterharz (DE)
Edelstahl Kaltband (DE)
Epoxidharz (DE)
SMC (DL)
Stahl 1,5 mm Kaltband (DE)
Relative Umweltauswirkungen verschiedener Werkstoffe (bezogen auf jeweils 1 kg)
Quelle: Baitz, M.: Ganzheitliche Bilanzierung und Nachhaltigkeit im Leichtbau. In: Henning, F.; Moeller, E. (Hrsg.): Handbuch
Leichtbau. München, 2011, S. 1229
Die Anforderungen der Kreislaufwirtschaft für die Materialauswahl und Bauteilgestaltung sind unter anderem die Homogenität und gute Verwertbarkeit von Werkstoffen.
Diese Anforderungen sind vergleichsweise einfach zu erfüllen. Erweitert man jedoch
den Blickwinkel auf Nachhaltigkeitsanforderungen, so treten im Zuge der Berücksichtigung des gesamten Lebenszyklus von der Rohstoffgewinnung bis hin zu Beseitigung
weitere Anforderungen, zum Teil widersprüchliche Anforderungen wie z.B. ein geringer
Materialeinsatz oder geringe Verbräuche in der Nutzungsphase (z.B. durch Leichtbau)
hinzu. Im Ergebnis kommt es zu einer Abwägung der Auswahlkriterien bei der Werkstoff- und Verfahrensauswahl. Hilfreich hierbei ist die Identifikation der Haupt-Umweltbelastungen eines Produkts entlang des Produktlebenzyklus, insbesondere in den
Phasen der Rohstoffgewinnung, der Herstellung, Nutzung oder der Entsorgung [23].
257
Jörg Woidasky
Aufgrund der dichtespezifischen Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften von Verbundwerkstoffen und daraus gefertigten Bauteilen werden Verbundwerkstoffe typischerweise in bewegten Bauteilen (Mobilität, Energieerzeugung) in größerem Umfang
eingesetzt, so dass die potentiellen Umweltbelastungen (oder deren Vermeidung)
solcher Produkte vorrangig aus der Nutzungsphase stammen. Bei der Optimierung
von Bauteilen bzw. Werkstoffe wird daher meist auf die Nutzung fokussiert. Die Frage
nach der (hochwertigen) Verwertbarkeit in der Nachnutzungsphase wird während
der Produkt- und Materialentwicklung sehr selten gestellt, so dass entsprechende
Möglichkeiten (noch) nicht systematisch erschlossen werden.
6. Zusammenfassung
Faserverstärkte Verbundwerkstoffe stehen besonders im Interesse der öffentlichen
Diskussion, da bisher keine überzeugenden Verfahren für ihre hochwertige Verwertung
umgesetzt und langfristig betrieben werden konnten. Ein Hauptgrund war bisher die
sehr geringe potentielle Wertschöpfung. Während ein Großteil der Faser-Verbundwerkstoffe Duroplast-Glasfaser-Kombinationen (GFK) nutzte, scheint derzeit nach
Jahrzehnten der erwartungsvollen Diskussion tatsächlich ein erhebliches Wachstum
beim Einsatz von Carbonfasern in Verbundwerkstoffen (CFK) festzustellen zu sein.
Dies wiederum führt zu einer verbesserten wirtschaftlichen Ausgangssituation für
die Verwertung von Verbundwerkstoffen, da mit den Carbonfasern im Vergleich zu
Glasfasern eine etwa um den Faktor zehn werthaltigerer Bestandteil im Recycling
zurückgewonnen werden kann. Gelingt es darüber hinaus, noch die Geometrien wie
z.B. Gewebe zu erhalten und dafür adäquate Anwendungsmöglichkeiten zu finden, so
wird dieser hochwertige Verwertungsweg attraktiv. Alternativ dazu haben Verfahren
für die Verwertung von GFK in Baustoffen bzw. Baubereich, die sich vor allem durch
geringere Kosten- und technische Anforderungen auszeichnen, mittlerweile den Pilotbzw. sogar technischen Maßstab erreicht.
7. Quellen
[1] Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau; Roland Berger Strategy Consultants (Hrsg.):
Lässig, R. et al.: Serienproduktion von hochfesten Faserverbundbauteilen. Perspektiven für den
deutschen Maschinen- und Anlagenbau. Frankfurt, Juni 2012
[2] Henning, F.; Drechsler, K.; Chatzigeorgiou, L.: Faserverstärkte Kunststoffe. In: Henning, F.; Moeller, E (Hrsg.): Handbuch Leichtbau. Hanser Verlag, München, 2011
[3] Baitz, M.: Ganzheitliche Bilanzierung und Nachhaltigkeit im Leichtbau. In: Henning, F.; Moeller,
E. (Hrsg.): Handbuch Leichtbau. München, 2011, S. 1229
[4] Carbon composites; AVK (Hrsg.): Witten, E.; Jahn, B., Karl, D.: Composites Market report 2012.
Frankfurt/Main, 8. October 2012
[5] NN: Carbon macht vieles leichter. In: Think.Ing kompakt (Zeitschrift), 4/2012, S. 5
[6] NN: Windkraft verdrängt Luft- und Raumfahrt als CFK-Abnehmer Nummer eins. In: Kunststoff
Information (Zeitschrift), Nr. 2086/ 41. Jahrgang, 5. Dezember 2011, S. 7
258
Recycling von faserverstärkten Verbunden
[7] Masson, S.: Eurecomp Project – Market Studies. Eurecomp Training Meeting; European Composites Recycling Services Company. Präsentation. Brüssel, 22. April 2012
[8] NN: Can epoxy composites be made 100% recyclable? In: Reinforced Plastics (Zeitschrift), September/October 2012, S. 26-28
[9] European Composites Industry Association (EuCIA): Competitive Composits Sustainability
& Recycling Challenges. Debate Report. May 4, 2011, European Parliament, Brussels, 2011
[10]Schmidl, E. (Fa. Geocycle/Holcim Group): Verwertung von faserverstärkten Kunststoffen
am Beispiel von Rotorblättern. Vortrag auf der Internationalen AVK-Tagung in Stuttgart,
26./27. Oktober 2009.
[11]Eurecomp Newsletter. June 2012. 2 p.
[12]La Salle, E. Le Gal: Eurecomp Project – Technological Aspects. Eurecomp Training Meeting;
European Composites Recycling Services Company. Präsentation. Brüssel, 22. April 2012
[13]Pimenta, S.; Pinho, S. T.: Recycling carbon fibre reinforced polymers for structural applications:
Technology review and market outlook. In: Waste Management 31 (2011), S. 378-392
[14]McConell, V.: Launching the carbon fibre recycling industry. In: Reinforced Plastics.com.
March 29, 2010
[15]NN: CFK-Recyclinganlage von Karl Meyer offiziell in Betrieb. In: Euwid Recycling und Entsorgung (Zeitschrift), Nr. 6, 8. Februar 2011, S. 11
[16]Wood, K.: Carbon Fiber Reclamation: Going commercial. In: Composites world.com. 2. Februar
2010
[17]NN: Fibrecycle Press Release. Project Develops Low Cost Blended Carbon Fibre Yarns and
Fabrics. Heanor/UK, April 2011.
[18]NN: Aufbereitungsanlage für vorzerkleinertes SMC/BMC-Material. In: Plastverarbeiter
(Zeitschrift) 43 (1992), Nr. 2, S. 82 - 83
[19]NN: Dieffenbacher ClassiSizer. Firmenschrift. Eppingen, September 2011
[20]Patentschrift DE 10.2010.046.685.A1 der Mitteldeutsche Umwelt- und Entsorgung GmbH.
29.03.2012
[21]Weh, A.; Monti di Sopra, F.: Aufschluß von Abfallströmen unter Nutzung gepulster Hochspannungs-Technologie. (Vortragsfolien). Workshop Wertstoff-Recycling, Hanau, 26.01.2012
[22]NN: Can you frag? In: SelFrag (Hrsg.): The perfect grain. (Newsletter). SelFrag AG, Kerzers,
Schweiz, Issue 3, Juni 2010
[23]Wimmer, W.; Kun, M. L.; Quella, F.; Polak, J. : ECODESIGN – The Competitive Advantage.
Springer Verlag, Heidelberg, 2010
259
Waste Management
Jörg Woidasky
1
WASTE MANAGEMENT
Karl J. Thomé-Kozmiensky
Luciano Pelloni
Karl J. Thomé-Kozmiensky
Luciano Pelloni
Karl J. Thomé-Kozmiensky
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Thomé-Kozmiensky und Pelloni
Thomé-Kozmiensky und Pelloni
Thomé-Kozmiensky
und
Thiel
Thomé-Kozmiensky
und
Pelloni
WASTE MANAGEMENT
23
WASTE MANAGEMENT
2
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WASTE
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Countries
WASTE
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Volume
Volume 2
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Alle Rechte vorbehalten.
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