Carbonfaserverstärkte Kunststoffe: MAI UCB stellte Recyclinginnovationen vor

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Das Thema CFK-Recycling lockte viele Interessierte zur Veranstaltung ins TZA (Foto: Umweltcluster Bayern)

Augsburg — Wenn es leicht und stabil sein soll, werden carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) eingesetzt. Doch bei deren Entsorgung und Recycling gibt es noch ungenutzte Potenziale. Das Cross-Cluster-Projekt des Umweltcluster Bayern und des Spitzenclusters MAI Carbon des Carbon Composites e.V. gab jetzt Ergebnisse zu Verwertung und Entsorgung bekannt. Eine hohe Teilnehmerzahl spiegelte das große Interesse an diesem Thema wider.

Flugzeug, Automobil oder Fahrrad – die Branchen sind vielseitig, wenn es leicht und stabil sein soll und carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz kommen. Der Verbundwerkstoff verfügt über ein enormes Leichtbaupotenzial, welches auch in Zukunft immer öfter genutzt werden soll. Unterschiedliche Studien gehen von einem jährlichen Wachstum der CFK-Branche im zweistelligen Prozentbereich aus. In Zukunft werden daher die CFK-haltigen Abfallströme deutlich zunehmen und die Kreislaufwirtschaft vor neue Herausforderungen stellen. Ungenutzte Recyclingpotentiale und alternative Entsorgungsmöglichkeiten sind daher zentrale Fragestellungen sowohl für Hersteller als auch Entsorger.

Pyrolyse und Separationsverfahren

Das im Oktober 2016 gestartete Projekt MAI UCB zwischen dem Umweltcluster Bayern (UCB) und dem Spitzencluster MAI Carbon widmete sich deshalb Fragestellungen rund um Entsorgung und Verwertung von kohlenstofffaserhaltigen Abfällen. Das Projekt verfolgte das Ziel, intelligente und nachhaltige Lösungen für die Verwertung und Entsorgung von carbonfaserhaltigen Reststoffen zu identifizieren und näher zu beleuchten. Es ging dabei um die Entwicklung einer nachhaltigen Basis, die über die Laufzeit des Projektes hinweg Prozesse in Gang setzt, die die Verwertung von CFK weiter entwickelt und in Bayern verankert.

Neben der etablierten Pyrolyse stehen gerade zahlreiche neue Faser-Matrix-Separationsverfahren in der Erprobung. Solvolyse, überkritisches Wasser, Induktive Erwärmung und Elektromagnetische Zerkleinerung stecken dabei noch in den Kinderschuhen. Ist die Faser erfolgreich von der Matrix getrennt, eröffnen sich gegenwärtig immer neue Wege zur Weiterverarbeitung. Fasern, die lang erhalten bleiben, werden textil zu Tapes, Garnen oder Vliesen veredelt. Kurze Fasern und Stäube können im Spritzguss verarbeitet werden. Dabei ist es Ziel, die Fasern immer wieder aufs Neue einzusetzen. Selbst kürzeste Fasern können die mechanischen Eigenschaften von Spritzgussmassen deutlich erhöhen.

Ökologische Nachhaltigkeit möglich

CFK lässt sich aufgrund des Kohlenstoffgehaltes weder deponieren noch aufgrund der Stabilität der Faser in herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen verbrennen. Tobias Walter stellte anlässlich der eintägigen Veranstaltung im Technologiezentrum Augsburg eine Lösung der AlzChem GmbH vor: Hier wurden CFK-Abfälle aus Rohstoff für die Calciumcarbid-Herstellung erfolgreich erprobt.

Auch die Georgsmarienhütte, die CFK-Abfall als Primärkohleersatz in der Stahlherstellung erfolgreich testete, präsentierte Ergebnisse. Eine thermische Verwertung von CFK führt gegenwärtig der Sondermüllverbrenner Indaver erfolgreich durch.

Flankiert wurden die Beiträge der neuen Verfahren zur Verwertung von CFK durch wissenschaftliche Begleitungen der RWTH Aachen und der TU Dresden. Frau Maria Reiter von Fraunhofer IGCV stellte die Herausforderungen bei der Ökobilanzierung von CFK-Verwertungsmethoden dar. Auch hier wurde deutlich, dass der Werkstoff ökologisch nachhaltig sein kann, je nachdem wie und wo er eingesetzt wird. Selbst ohne Recycling gelingt es bereits heute, durch neue Technologien und Energieerzeugung die CO2-Bilanz von CFK positiv darzustellen. Berücksichtigt man zukünftig das Recycling, wird diese Tendenz noch verstärkt.

Der Preis wird entscheidend sein

Festzuhalten bleibt, dass CFK ein Werkstoff in der Entwicklung ist. Die gängige Meinung, CFK sei nicht nachhaltig, ist veraltet. Die Technologien für einen nachhaltigen Einsatz von CFK sind vorhanden und werden bereits eingesetzt. Neue Anwendungen von recyclierten Materialien finden sich fast täglich. Entscheidend wird nach wie vor der Preis sein. Die Tendenz zeigt weiter nach unten.

Der Thementag „Verwertung von CFK-haltigen Abfällen“ machte deutlich, dass es durchaus marktfähige Geschäftsmodelle zur Entsorgung und zum Recycling gibt, die jedoch noch verstärkt für den Massenmarkt ausgebaut werden müssen. „Für den weiteren Erfolg dieses Werkstoffes wird es wichtig sein, dass wir wertschöpfende Voraussetzungen entwickeln“, reüssiert Prof. Dr. Volker Warzelhan, Vorstandsmitglied des Carbon Composites e.V.

Quelle: Trägerverein Umwelttechnologie-Cluster Bayern e.V.