Fraunhofer-Projektgruppe entwickelt chemikalienfreies Wertstoff-Trennverfahren

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Die elektrohydraulische Fragmentierungsanlage erlaubt das Recycling von wertvollen Materialien ohne Chemikalien. (Foto: ImpulsTec GmbH)

Würzburg – Am 4. Dezember vergab die Deutsche Rohstoffagentur den Rohstoffeffizienz-Preis 2015 des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie. Die Fraunhofer- Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC war in der Kategorie „Forschungseinrichtung“ nominiert und erreichte den 2. Platz. Mit dem Partner ImpulsTec GmbH entwickelte das Fraunhofer-Team von Andreas Bittner ein chemikalienfreies Wertstoffabtrennverfahren für hocheffiziente Recyclingprozesse, beispielsweise einsetzbar für Batterien oder Solarzellen.

Bedingt durch die Energiewende wird die alternative Energieerzeugung und -nutzung wie beispielsweise Solarenergie und Elektromobilität forciert. Während immer leistungsfähigere Energiewandlungs- und -speicherkonzepte entwickelt werden, werden die ersten Generationen von Photovoltaikmodulen und Batterien aus Elektrofahrzeugen oder stationären Energiespeichern in den nächsten Jahren ihre maximale Lebensdauer erreicht haben und müssen als Altprodukte recycelt werden. Mit einem neuen Verfahren gelang es der Projektgruppe IWKS zusammen mit der ImpulsTec GmbH einen effizienten, einfachen und vor allem chemikalienfreien Recyclingprozess zu entwickeln, der eine vollständige Rückgewinnung von Wertstoffen und Funktionskomponenten aus Hightech-Produkten ermöglicht.

Rückgewinnungsgrad von bis zu 100 Prozent

Das innovative Recyclingverfahren auf Basis von elektrisch erzeugten Druckwellen und die dazugehörige Pilotanlage sind deutschlandweit einmalig. Es lässt sich damit ein Wertstoffrückgewinnungsgrad von bis zu 100 Prozent erreichen. Beim elektrohydraulischen Fragmentierungsverfahren werden die aufzutrennenden Materialverbünde in Wasser eingebracht und über intensive Schockwellen materialselektiv zerlegt. Nach dem Ablassen des Wassers können die voneinander getrennten Materialien und Komponenten durch Sieben und Sortieren einfach und sortenrein voneinander getrennt werden. Selbst die Rückgewinnung von Aktivmaterialien ist möglich.

Das neuartige Verfahren verbessert die Ausbeute und die Qualität der zurückgewonnen Materialklassen, wie Metall, Halbleiter, Glas und Polymer. Da keine Prozesschemikalien benötigt werden und evtl. entstehende Gefahrstoffe wie Stäube durch das Medium Wasser passiviert werden, ist die neue Methode auch erheblich umweltfreundlicher als etablierte Verfahren. Selbst gering konzentrierte Wertstoffe und sogar intakte Funktionskomponenten, die direkt für neue Produkte wieder verwendbar sind, können zurückgewonnen werden. Gemäß dem Motto „Ressourcen zu gebrauchen und nicht zu verbrauchen“ kann eine energie- und materialintensive Neusynthese von Funktionsmaterialien in vielen Fällen entfallen. Damit lassen sich Kosten und Ressourcen sparen und die Umwelt wird nicht wie bisher mit kaum recycelbaren Komponenten belastet.

Skalierbarer, flexibler und mobiler Aufbau

Die effiziente Rückgewinnung von wertvollen oder schwer verfügbaren Materialien im Bereich der Energietechnologie ermöglicht Stoffkreisläufe, fördert Deutschlands Unabhängigkeit von Rohstoffimporten aus dem Ausland und sichert die langfristige Rohstoffabsicherung für die Energieversorgung der Zukunft.

Die erste Pilotanlage läuft bereits am Standort Alzenau der Projektgruppe IWKS; eine weitere Anlage wird bei einem mittelständischen Recyclingunternehmen eingesetzt. Durch den skalierbaren, flexiblen und mobilen Aufbau kann der gesamte Prozess an beliebigen Orten installiert werden und beispielsweise für das Recycling von Altprodukten oder Produktionsabfällen direkt an den Produktionsstätten verwendet werden.

Auch in Metallurgie und Bergbau einsetzbar

Das neue Recyclingverfahren wird bereits für andere Anwendungen eingesetzt. Ein Recycling von Elektronikkomponenten oder die Aufarbeitung von Kompositmaterialien wie Keramik-Metall-Verbunde oder Kohlefaserbauteilen ist ebenso möglich wie die Auftrennung von Materialgefügen in die Einzelkomponenten (z. B. bei Schlacken). Damit sind auch Anwendungen in der Metallurgie und im Bergbau möglich. Das Verfahren erläutert ein Video der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Bundesministerium für Wirtschaft und Energie näher.

Der Rohstoffeffizienzpreis 2015 in der Kategorie „Forschungseinrichtung“ ging an das C3-Konsortium der Technischen Universität Dresden. Mehr Informationen zum Rohstoffeffizienz-Preis 2015 sind auf der Webseite der Deutschen Rohstoffagentur zu finden.

Quelle: Fraunhofer ISC