Abstracts der Konferenzbeiträge
Beiträge
Begrüßung und Eröffnung
Autor(en): Frieder Sieber, Reiner Wedell, Felix Lustenburger
Thema: Eröffnung und Key Note
Innovative Ansätze zur Wertstoffwende
Autor(en): Sylvia Schade-Dannewitz, Jürgen Poerschke, Petra Hauschild
Präsentiert von: Petra Hauschild
Thema: Eröffnung und Key Note
Abstract: Um eine nachhaltige Industriegesellschaft zu schaffen, muss ergänzend zur
Energiewende die Wertstoffwende vorangetrieben werden. Eine erfolgreiche
Energiewende ist abhängig von einer erfolgreichen Wertstoffwende, und umgekehrt! Der
innovative Kern des Forschungsvorhabens beruht auf einem interdisziplinären Ansatz.
Dieser wird im Rahmen des Förderprogramms „Zwanzig20 – Partnerschaft für
Innovation” durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert.
Da die Ressourcenrückführung als wesentlicher Schwachpunkt des zu schließenden
Wertstoffkreislaufes erkannt wurde, ist demzufolge hierauf ein Schwerpunkt zu setzen.
Eine Wertstoffwende wird in großem Maße von der Integration der Bürger abhängen.
Am Anfang des Recyclings steht die Sammlung. Doch gerade hierbei besteht erheblicher
Verbesserungsbedarf. Die Bandbreite der Probleme reicht dabei vom schlichten Fehlen
von geeigneten Sammelsystemen über eine unzureichende Information der
beabsichtigten Nutzer oder die ungünstige Positionierung der Sammelstellen. Bei vielen
Bürgern fehlt oft das Wissen, was eine getrennte Sammlung bewirken könnte. So ist
selbst in Deutschland mit einem eigentlich eher hohen und verbreiteten
Umweltbewusstsein und idealen infrastrukturellen Bedingungen die Menge an
fehlgesteuerten Abfällen immer noch immens. Neue Ansätze, die insbesondere darauf
abzielen, besonders werthaltige Abfallkomponenten aus den großen gemischten
Abfallströmen wie beispielsweise dem Hausmüll herauszuhalten, sind Gegenstand des
aktuellen Forschungsprojektes „Recycling 2.0 – die Wertstoffwende - Forum” an der
Hochschule Nordhausen.
Im Rahmen von Feldstudien wird ein experimenteller Vergleich verschiedener
Steuerungsmaßnahmen zur Optimierung der Ressourcenrückführung am Beispiel der
Modellregion Nordhausen durchgeführt. Ziel ist es, neue Systeme zur
Wertstoffsammlung bzw. -rückführung mit Unterstützung der Stadtwerke Nordhausen
GmbH und den Nordthüringer Werkstätten gemeinnützige GmbH zu erproben. Das
Projekt hat somit Modellcharakter für Städte bis 50.000 Einwohner. Ergänzend sollen
Konzepte zur Sensibilisierung der Bürger hinsichtlich des Wertstoffgehaltes der
Abfallströme sowie zur Anpassung des Konsumentenverhaltens im Hinblick auf
Nachhaltigkeit entwickelt werden. Resultierende Zielstellung ist eine Strategie zur
nachhaltigen Wertstoffrückführung. Ziel der Zusammenarbeit der Nordhäuser
Umwelttechniker mit den Magdeburger Umweltpsychologen ist es, durch
interdisziplinäre Herangehensweise gesellschaftliche Herausforderungen zu lösen.
Durch diese Arbeiten wird insgesamt ein Lernprozess in Gang gesetzt. Die dabei
gewonnenen Ergebnisse führen zu einem Erkenntnisgewinn, der uns wiederum bei der
Strategieentwicklung hilft. Des Weiteren wird eine zielgruppenangepasste
Marketingstrategie erstellt, sowie die Strukturen für die Öffentlichkeitsarbeit
weiterentwickelt. Als Umsetzungspartner für zwei Feldstudien stehen die Stadtwerke
Nordhausen GmbH sowie die Nordthüringer Werkstätten gemeinnützige GmbH zur
Verfügung.
Umsetzung und Weiterentwicklung des Deutschen Ressourceneffizienzprogramms
Autor(en): Cornelia Droste
Thema: Gesellschaftspolitische Strategien
Abstract: Schon jetzt übersteigt die Nutzung von natürlichen Ressourcen die
Regenerationsfähigkeit der Erde deutlich. Deshalb wird ein schonender und
gleichzeitig effizienter Umgang mit natürlichen Ressourcen zu einer
Schlüsselkompetenz zukunftsfähiger Gesellschaften. Die Bundesregierung hat aus
diesem Grund im Februar 2012 das Deutsche Ressourceneffizienzprogramm
(ProgRess) verabschiedet, das kürzlich fortentwickelt wurde (ProgRess II). Zum Schutz
der natürlichen Ressourcen hat sich somit Deutschland als eine der ersten Nationen in
Europa auf einen Regierungsbeschluss zu Leitideen und Handlungsansätzen
geeinigt, um die Ressourceneffizienz entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu
verbessern. Mit der Zielsetzung, den Einsatz natürlicher Ressourcen stärker von der
wirtschaftlichen Entwicklung zu entkoppeln, die Effizienz fortlaufend zu steigern und die
Inanspruchnahme der natürlichen Ressourcen weiter zu reduzieren, soll Deutschland
zu einer der effizientesten und umweltschonendsten Volkswirtschaften weltweit
werden.
Das Programm setzt insbesondere auf Marktanreize, Information, Beratung, Bildung,
Forschung und Innovation sowie auf die Stärkung freiwilliger Maßnahmen und
Initiativen in Wirtschaft und Gesellschaft. Eine wesentliche Weiterentwicklung seit 2012
beinhaltet, dass mit ProgRess II verstärkt Material- und Energieströme gemeinsam
betrachtet werden sollen, um Synergieeffekte nutzen und mögliche Zielkonflikte
rechtzeitig erkennen und reduzieren zu können. Das Programm gibt auch einen
Überblick über die zahlreichen bereits vorhandenen Aktivitäten der Bundesregierung,
der Bundesländer, der Wirtschaft und Zivilgesellschaft zusammen. Es identifiziert auf
dieser Grundlage den weiteren Handlungsbedarf und geeignete Handlungsansätze. So
werden die Themen „Nachhaltiges Bauen und nachhaltige Stadtentwicklung” sowie
„Ressourceneffiziente Informations- und Kommunikationstechnik” als eigenständige
Handlungsfelder stärker in den Fokus gesetzt. Rund 100 weitere konkrete
Maßnahmen und Prüfaufträge zur Steigerung der Ressourceneffizienz sind im
Programm enthalten: der Ausbau der Beratung für kleine und mittlere Unternehmen,
die Unterstützung von Umweltmanagementsystemen, die verstärkte Beschaffung
ressourceneffizienter Produkte und Dienstleistungen durch die öffentliche Hand,
verbesserte Verbraucherinformationen, der ressourceneffiziente Ausbau der
Kreislaufwirtschaft, die Integration des Themas „natürliche Ressourcen” in alle
Bildungsbereiche sowie ein stärkerer Technologie- und Wissenstransfer in
Entwicklungs- und Schwellenländer.
Recycling, Ressourceneffizienz und Abfallvermeidung als Produkteigenschaft? – Das Beispiel Ökodesignrichtlinie
Autor(en): Floris Akkerman
Thema: Gesellschaftspolitische Strategien
Abstract: Die Richtlinie 2009/125/EU kurz Ökodesignrichtlinie, erlaubt dem Gesetzgeber
Eingriffe in die Produktgestaltung. Die Kriterien für einzelne Produktkategorien werden als direkt
anwendbaren EU-Verordnungen festgelegt. Zur Vorbereitung lässt die EU-Kommission
eine Art vereinfachter LCA durchführen, um relevante Umweltauswirkungen zu
identifizieren und Vorschläge zur deren Verbesserung zu machen, zunächst vor allem
zur Energieeffizienz.
Bekanntestes Beispiel ist das sog. Glühlampenverbot, eine Regelung zur
Mindesteffizienz. In den letzten Jahren wächst das Interesse, das Potenzial der Richtlinie
auch für andere Aspekte wie Ressourceneffizienz und der Umweltauswirkungen in der
Produktion bzw. Entsorgung auszuschöpfen.
Der Vortrag stellt die Richtlinie und ihre Möglichkeiten für den Bereich Recyclingfähigkeit
/ Abfallvermeidung dar. Weiterhin wird die Frage der Marktüberwachung diskutiert.
Unterstützung effizienter Ressourcennutzung
Autor(en): Tatjana Kiesow
Thema: Gesellschaftspolitische Strategien
Abstract: Die sinnvolle Nutzung von Ressourcen ist notwendig, um einerseits die Basis unserer
Wirtschaft auch in Zukunft zu sichern und andererseits die damit verbundenen
Umweltschäden zu reduzieren. Die Substitution, die effiziente Ressourcennutzung, die
Kaskadennutzung und die Kreislaufwirtschaft sind Ansätze, die Ressourcennutzung
nachhaltig zu gestalten. Eine ganzheitliche Betrachtung der Wertschöpfungskette ist
erforderlich, um die Nutzung der immer knapper werdenden Ressourcen ökonomisch
und ökologisch auszurichten. Das Ziel ist es letztendlich von einer relativen zu einer
absoluten Senkung der Ressourceninanspruchnahme zu gelangen.
Dies setzt das Wissen um die Rohstoffvorkommen und Abbaubedingungen ebenso
voraus, wie die Entwicklung und Umsetzung neuer Wege und Technologien.
Der Bund, insbesondere das BMWi, unterstützt diese Ansätze entlang der
Wertschöpfungskette mit vielfältigen Initiativen und Fördermaßnahmen.
Der Einfluss ökonomischer Rahmenbedingungen auf die Aufbereitungstiefe von Abfällenn
Autor(en): Adele Clausen, Karoline Raulf, Thomas Pretz
Präsentiert von: Adele Clausen
Thema: Gesellschaftspolitische Strategien
Abstract: Abhängig von den standortspezifischen Rahmenbedingungen lässt sich der technische
Aufwand einer Prozesskette definieren, der bei der Aufbereitung von Abfällen
wirtschaftlich vertretbar ist. Dabei lässt sich der technische Aufwand etwa durch die
Länge der Prozesskette und deren Einfluss auf erzeugte Produktqualitäten und -quantitäten beschreiben.
Der wirtschaftliche Aufwand wird durch die bei Bau und Betrieb
einer Abfallaufbereitungsanlage anfallenden Kosten definiert.
Der Beitrag geht auf den Einfluss ökonomischer Rahmenbedingungen auf die
wirtschaftlich realisierbare Aufbereitungstiefe bei der Behandlung von Abfällen ein.
Anhand eines Modells werden für ein konkretes Beispiel die Abhängigkeit der
Aufbereitungstiefe von der Marktsituation für Produkte aufgezeigt und Sensitivitäten
dargelegt.
Die Rückgewinnung des radioaktiven Kohlenstoffisotops 14C durch Isotopentrennung mittels Thermodiffusion im Gemisch von 14CO2 und 14CO2
Autor(en): Jürgen Leonhardt
Thema: Recycling für die Pharmazie
Abstract: Das langlebige radioaktive 14C wird für die Herstellung isotop
markierter Moleküle in Medizin und Pharmazie eingesetzt. Infolge einer Halbwertszeit von 5370 Jahren
stellt die Entsorgung der Syntheserückstände ein Problem dar. Diese Komponente ist oft stark
verdünnt. Die Isotopentrennung ermöglicht die Wiederverwertung der angereicherten
Fraktion für Synthesen und erleichtert die Entsorgung der abgereicherten.
Die Massenspektrometrie ist das Messverfahren der Wahl. Isotopieeffekte des
Kohlenstoffes und des Sauerstoffes müssen dabei berücksichtigt werden. Im
Thermodiffusionstrennrohr kann die Konzentration des 14CO2 durch die Messung der
emittierten Betastrahlung mittels Ionisationskammer leicht bestimmt werden. Ein
Thermodiffusionsrohr ist 4 m lang, der Innendurchmesser beträgt 8 mm. Der Mitteldraht
wird auf ca. 750°C geheizt, die Außenwand auf 20°C gekühlt. Genutzt wurde eine
Kaskade aus 5 Rohren, so dass eine Trennrohrlänge von 20 Metern entstand, deren
Volumen 1.25 Liter aufweist.
Im Gleichgewicht kann die Transportgleichung als Näherung geschrieben werden, aus
der dann der Trennfaktor durch Integration bestimmt wird. Im Beitrag wird gezeigt, wie
der Trennfaktor und die Konzentration in Abhängigkeit geometrischer Größen berechnet
werden kann. Daraus geht hervor, dass nach etwa 1 Monat bei Einsatz von 5%igen
Ausgangsmaterial eine Verdreifachung der Konzentration im schweren Rohr erfolgt ist.
Die Ausbeute eines Monats beträgt 98 mCi, die eines Jahres 1176 mCi.
Das Zeitverhalten einer Trennanordnung ist durch die Zeit gegeben, die für das
Erreichen des Gleichgewichtes erforderlich ist. Diese Einstellzeit wird durch die
Rohrlänge L dominiert.
Die wichtigsten Rechengrundlagen zur Anlagendimensionierung sind gegeben. In praxi
muss ein Kompromiss gefunden werden, der den Produktgewinn maximiert und die
Entsorgungskosten für abgereicherte Fraktionen minimiert. Aus verfahrenstechnischen
Gründen wird die Gesamtzahl der Trennrohre auf 20 festgelegt.
Internet der metallurgischen Dinge
Autor(en): Markus A. Reuter
Thema: Recyclingverfahren für Metalle und seltene Erden
Abstract: Metalle sind eine essenzielle und kritische Komponente unserer modernen
Gesellschaft. Ein kurzes Nachdenken über ihre Allgegenwart in fast allen Prozessen der
Energieversorgung und Materialherstellung genügt, um sich dies zu vergegenwärtigen.
Über zahlreiche Hochtechnologie-Anwendungen spielen Metalle zugleich eine
Schlüsselrolle auf dem Weg zu einer nachhaltigen Gesellschaft.
Kernthemen dieses Beitrages sind die Erhöhung der Ressourceneffizienz gemeinsam
mit der weiteren Entwicklung einer Kreislaufwirtschaft. Dies ist nicht zuletzt durch das
Recycling von End-of-Life-Produkten möglich. Das notwendige Detail- und tiefgründige
Wissen für ein wirkliches Verständnis von Ressourceneffizienz im Kontext einer
Kreislaufwirtschaft wird besprochen und mit den Begrifflichkeiten „Design für Recycling
– DfR” vertieft. Dabei steht besonders das Verständnis um produktzentriertes Recycling
im Vordergrund.
Die Buntmetalle Kupfer, Kobalt, Blei, Nickel, Zinn und Zink spielen eine wichtige Rolle in
der heutigen Gesellschaft. Sie werden zunehmend für die Kreislaufwirtschaft
entscheidender, vernetzte Trägermetallmetallurgie wird eingesetzt, um wertvolle
Technologiemetalle zu gewinnen. So bildet das Paradigma des digitalisierten „Systems
der Integrierten Metall-Produktion” – mit anderen Worten, des metallurgischen „Internets
der Dinge” den Kern des Recycling 4.0.
Dieser Beitrag untersucht die spezielle und entscheidende Rolle von Buntmetallen als
„Lösungsmittel und Spielmacher” aller Recyclinganstrengungen, weil mit ihnen
notwendige und kritische Spurenelemente verbunden sind. In erster Linie sind es die
Buntmetalle und auch die Edelmetalle und die Platingruppenelemente, die darüber
entscheiden, ob Recycling ebenso wie die metallurgische Infrastruktur wirtschaftlich
genug sind, die komplex gebunden funktionale Elemente/Verbindungen und
Verbundwerkstoffe in EoL-Produkte rückgewinnen zu können. Damit ist nicht allein die
Kritikalität der Elemente von Bedeutung, sondern ebenso die Kritikalität der
metallurgischen Infrastruktur, die ein Recycling komplexer Produkte erst ermöglicht und
somit Recycling 4.0 realisiert. Mit der Recycling 4.0 kann DfR an die SIMP gekoppelt
werden. Energie- und Ressourceneffizienz können dann direkt bestimmt und verglichen
werden.
Einsatz innovativer Technologien zur Erzielung einer hohen Sortenreinheit in der Metallsortierung
Autor(en): Angelika Feierabend
Thema: Recyclingverfahren für Metalle und seltene Erden
Abstract: Die inline arbeitenden Elementanalysatoren der Serie MopaLIBS werden für den Einsatz
im industriellen Umfeld zur Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung von
Materialströmen angeboten. Für Anwendungen im Bereich Recycling erfolgt deren
Einsatz im Wesentlichen zur Analyse und Sortierung von Metallen. Die
Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig und liegen hauptsächlich in den Bereichen
Stück- und Volumenstromanalyse. Die Messsysteme werden stets über einem
Transportband installiert. Zum Einsatz kommen robuste Messlaser, die mit
Folgefrequenzen zwischen 20 - 100 kHz bei konstanter Laserleistung arbeiten. Aufgrund
der daraus resultierenden kurzen Messzeiten können selbst kleine Objekte bei
Bandgeschwindigkeiten bis zu 3 m/s berührungslos vermessen, analysiert und folgend
sortiert werden.
Die Elementanalysatoren MopaLIBS verfügen über Eigenschaften, die für den Einsatz
in der industriellen Produktion von besonderem Vorteil bzw. notwendig sind.
Es werden Algorithmen zur Klassifizierung und Analyse anorganischer Materialströme
wie Eisen (z. B. Trennung zwischen V2A / V4A, Analytik hoch bzw. niedrig legierte
Stähle), Nichteisenmetalle (z. B. Titan- und Aluminiumanalytik) oder Mineralien im
automatisierten Mess- und Sortierbetrieb angeboten. Der Vorteil beim Einsatz der
Elementanalysatoren MopaLIBS beruht auf der Möglichkeit, dass unterschiedliche und
neuartige Sortierstrategien nutzbar sind. Anwendungen und Funktionsweise werden im
Rahmen des Vortrages primär am Beispiel der Aluminiumsortierung vorgestellt.
Dabei erfolgt zunächst eine Elementanalyse für Aluminium und auf dieser Grundlage die
Sortierung nach Legierungsgruppen, deren Wertebereiche in der DIN EN 573-3:2014
gelistet sind.
Der große ökonomische Vorteil bei der Herstellung von recyceltem Aluminium
(Sekundäraluminium) besteht darin, dass dieser Prozess, verglichen mit der
Primärerzeugung, weit weniger als ein Zehntel des erforderlichen Einsatzes an Energie
benötigt. Wird Aluminium legierungsrein gesammelt bzw. recycelt, können die daraus
resultierenden Materialströme nach Umschmelzung ohne Qualitätsverluste
wiederverwendet werden.
Über alle auf einem Objekt gemessenen Spektren wird der Mittelwert gebildet. Das
Mittelwertspektrum wird anschließend der Klassifikations-/ Analysemethode zugeführt.
Damit kann eine gleichbleibende hohe Qualität der ausgetragenen Aluminium-
Stoffströme garantiert werden. Wirtschaftlich und ökologisch ist dieses
Recyclingverfahren sinnvoll, da diese Materialien ohne Qualitätsverluste beliebig oft im
Recyclingkreislauf verbringen können. LIBS-Analysetechnik wird hierbei auch in Zukunft
einen wichtigen Beitrag leisten.
Separation und Raffination von Metallen in der Dünnschichtindustrie
Autor(en): Tomas Jindra
Thema: Recyclingverfahren für Metalle und seltene Erden
Abstract: Beschichtungsprozesse werden in verschiedenen Industriebranchen genutzt , wie z.B.
bei der Produktion von Automobilreflektoren, in der Fertigung von mikroelektronischen
Bauelelementen, bei der Herstellung von Spezialfolien, Solarmodulen, u. ä.
Im Produktionprozess werden nicht nur die Produkte beschichtet, sondern als Störeffekt
auch das Innere der Beschichtungsanlage und die speziellen Haltererungen der Objekte.
Nach einer bestimmten Zeit ist es nötig, die Anlage und die Halterungen zu reinigen oder
durch neue Module zu ersetzen, damit man die Anlage wieder benutzen kann. Falls die
Beschichtung wertvolle Metalle beinhaltet (z.B. Gold), ist es von Vorteil, in einem
Recyclingprozess das Metall zu separieren und wiederzugewinnen. Unser Vortrag
beschreibt unsere Erfahrungen auf diesem Gebiet.
Edelmetallrecycling aus der Dentaltechnik
Autor(en): Dennis During
Thema: Recyclingverfahren für Metalle und seltene Erden
Abstract: Beim Recycling von Dentalmaterialien unterscheidet man als Ausgangsabfälle Feilung
und Altgold sowie Gekrätz.
Feilung und Altgold entsteht aus Verarbeitungsabfällen, Schliff und fehlerhaften
Gussobjekten in Dentallaboren sowie aus alten Kronen und Brücken. Diese werden dann
in induktiven Schmelzanlagen weiterverarbeitet und dann zu Blöcken, Barren oder
Granalien vergossen.
Gekrätz sind Bodenkehricht, Strahlsände, Einbettmassereste, Inhalte von
Absauganlagen u. ä. Dies wird dann von Quecksilber befreit (Entqueckung), verascht
und gemahlen.
Nach diesen Vorbehandlungen wird die Elementzusammensetzung der Proben mit
verschiedenen physikalisch – optischen oder chemischen Methoden bestimmt. In
Abhängigkeit von der Zusammensetzung erfolgt dann die Rückgewinnung der
Edelmetalle durch hüttentechnische oder nasschemische Scheideverfahren.
Einzelheiten werden im Vortrag genauer erläutert.
In einem zweiten Teil wird auf die Entwicklung für Edelmetalle genauer eingegangen. Es
werden Einflussfaktoren aus gesellschaftspolitischer und technischer Sicht genauer
beleuchtet.
Seltene Erden aus Anfallstoffen der Apatit-Verarbeitung
Autor(en): Dieter Mucke
Thema: Recyclingverfahren für Metalle und seltene Erden
Abstract: Es wird ein Überblick über wirtschaftlich nutzbare Lagerstätten von Seltenen Erden und
die Entwicklung von Bergbauproduktion in der Welt gegeben. Die Produktion war von
80 kt/a (Seltenerdoxid-Inhalt) im Jahr 2000 auf 124 kt/a 2015 gestiegen.
Seit Beginn der industriellen Produktion von Thorium und Seltenen Erden mit der
Erfindung des Gasglühlichts durch Carl Auer von Welsbach 1885 war Deutschland
auf den Import der Rohstoffe, insbesondere von Monazitsand und später Bastnäsit
angewiesen.
In der ehemaligen DDR wurden Monazitsand aus der KDVR (Nord-Korea) und
Seltenerd-Konzentrate (Ceritchlorid) aus der VR China verarbeitet. In dem Bestreben,
die Abhängigkeit von Importen aus dem nichtsozialistischen Ausland zu vermeiden,
waren Monazit-Zirkon-Seifen in Strandsanden der Ostsee und tertiären Begleitschichten
der Braunkohle untersucht worden. Durch Zusammenarbeit mit der SR Vietnam beim
Aufschluss der Lagerstätte Dong Pao versuchte man die Rohstoffversorgung zu sichern.
Bei der Suche nach Uranerzvorkommen durch die SDAG Wismut war in der Nähe von
Storkwitz in Sachsen ein Bastnäsit-Vorkommen entdeckt und erkundet worden, das
aber nach Einschätzung 1984 nicht abbauwürdig war.
In den letzten Jahren haben Seltene Erden zunehmend Bedeutung für Hochtechnologie-Produkte erlangt.
Bedarf und Produktion sind rasant gestiegen. In diesem Zusammenhang stieg auch das Interesse
an der Nutzung des Bastnäsit-Vorkommens in Storkwitz. Ein Bergbau- und Rohstoff-Unternehmen
hatte vor einigen Jahren damit begonnen, die Lagerstätte zu erschließen und neue Probebohrungen
veranlasst. 2012 wurde herausgestellt, dass die Gehalte an Seltenen Erden in Phosphorofenschlacke
und Phosphorgips aus Kola-Apatit höher sind als in der bergmännisch aufzuschließenden
Bastnäsit-Lagerstätte Storkwitz und die Rückgewinnung solcher gehaldeten Anfallstoffe
in Größenordnungen kostengünstiger wäre als der bergmännische Aufschluss einer Lagerstätte.
Darauf war der Interessent am Aufschluss der Lagerstätte Storkwitz von GEOMONTAN hingewiesen
worden. Für diese Aussage wurde auch auf Arbeiten zur Abtrennung von Seltenen Erden bei der
Aufarbeitung von Kola-Apatit zu Düngemitteln und Phosphor in der ehemaligen DDR (Piesteritz,
Bitterfeld u.a.) Bezug genommen. Die Bemühungen um den Aufschluss von Storkwitz waren dann
zugunsten der Untersuchung von Anfallstoffen der Apatitverarbeitung aufgegeben worden.
Herausforderungen der Elektronikschrottsortierung
Autor(en): Kerstin Kuchta, Julia Hobohm
Präsentiert von: Julia Hobohm
Thema: Recyclingverfahren für Metalle und seltene Erden
Abstract: Europa und damit Deutschland sind arm an Rohstoffen, inbesondere an metallischen
Rohstoffen. Der Bedarf dieser Rohstoffe ist an den Konsum von Elektro-und
Elektronikgeräten gekoppelt. Da der Gebrauch von Elektro-und Elektronikgeräten
zukünftig steigen wird, wird auch der Bedarf an Metallen steigen. Aufgrund
länderspezifischer Exporte und nicht existenter Alternativen besteht die Möglichkeit von
Versorgungsunsicherheiten (European Commission 2010). Unter Beachtung des bereits
vorhandenen Versorgungsrisikos und der wirtschaftlichen Bedeutung der Metalle
müssen Alternativen zur Metallrückgewinnung für eine autarke Versorgung der Industrie
in Europa gefunden werden.
Im Rahmen der Circular Economy sind die Elektro- und Elektronikaltgeräte (EAG) als
eine urbane Ressource mit hohen Metallkonzentrationen identifiziert worden. Der
Umgang von Elektro- und Elektronikgeräten sowie der Umgang mit Elektro- und
Elektronikaltgeräten wird europaweit von der RICHTLINIE 2012/19/EU und in
Deutschland durch das Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die
umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektro- und
Elektronikgerätegesetz – ElektroG2) geregelt. Basis für ein energie- und
ressourceneffizientes Recycling im Hinblick auf die Konzentrierung von Metallen sind
optimierte Sammel- und Sortiersysteme (Buchert et al. 2012). Im Bereich der Sammlung
kommt es aber zu Verlusten durch unsachgemäße Entsorgung der EAG über die
Restabfalltonne oder illegale Exporte (Sander und Schilling 2010). Diesen Verlusten
kann durch strategisch ausgerichtete Sammelsysteme vorgebeugt werden. Hierbei
können Holsysteme (Wertstofftonne, Sperrmüllsammlung), Bringsystem (Recyclinghof)
oder Kombinationen (Depotcontainersysteme) intelligent im Hinblick auf eine hohe
Qualität und Quantität installiert werden (Cord-Lanehr 2002). Diese
ressourcenausgerichtete Sammlung wird im Rahmen des Vortrags erläutert und
diskutiert werden.
Recycling von Seltenerdmetallen aus Prozesswässern der Metall-Bergbauindustrie
Autor(en): Ingolf Voigt
Thema: Recyclingverfahren für Metalle und seltene Erden
Abstract: Das Fraunhofer Institut IKTS entwickelt seit vielen Jahren keramische Membranen mit definierter Porengröße und Benetzbarkeit für die Flüssigfiltration und beschäftigt sich mit der elektrochemischen Abscheidung von Metallen. In dem neuen vom BMBF geförderten Projekt MExEM soll mit diesen Membranen ein messbarer Beitrag zur perspektivischen Verbesserung der Versorgungssicherheit vor allem für die strategischen Metalle Gallium (Ga) und Indium (In), sowie ggf. für Tellur (Te), Vanadium (V) und Antimon (Sb) geleistet werden. Hierzu wird ein neuartiges, kombiniertes Verfahren aus Membranextraktion und elektrochemischer Abscheidung für Prozesswässer der metallverarbeitenden Industrie (geringe Konzentration an seltenen Metallen), für Rückstände aus dem Bergbau sowie der weiterverarbeitenden Industrie entwickelt.
Verfahren zur Düngemittelherstellung aus Klärschlammaschen
Autor(en): Ludwig Herrmann, Tanja Schaaf
Präsentiert von: Ludwig Herrmann
Thema: Phosphorrecycling und Düngemittel
Abstract: Bekanntlich bieten sich mehrere Ansatzpunkte für die Rückgewinnung von Phosphat aus
der Abwasserreinigung an: i) Phosphor in Lösung im Klärschlamm bzw. Schlammwasser
nach Bio-P Phosphatelimination auf der Kläranlage; ii) Klärschlamm nach
Säureaufschluss oder durch thermischen Aufschluss auf der Kläranlage oder auch auf
zentralen Anlagen und iii) Aschen nach (Mono-)Verbrennung. Klärschlammaschen
werden als Rohstoff für Phosphatrecycling von den meisten Abnehmern von
Recyclingstoffen bevorzugt, weil sie frei von organischen Schadstoffen sind und die
relative höchste Phosphatkonzentration mitbringen. In Deutschland fielen im Jahr 2011
294.000 t Klärschlammasche aus der Verbrennung von 947.000 t Klärschlamm in 23
Monoverbrennungsanlagen an, was einem durchschnittlichen Aschegehalt von 41%
bezogen auf die Trockensubstanz entspricht.
Zur Wiedergewinnung bzw. zum Recycling von Phosphor aus Klärschlammaschen
stehen zurzeit auch bereits mehrere Verfahren in den Startlöchern zur industriellen
Umsetzung: i) Säureaufschluss der Aschen und Fällung von Dicalciumphosphat bzw.
Herstellung von Phosphorsäure; ii) Thermischer Aufschluss mit Soda bzw. Natriumsulfat
und Austreibung flüchtiger Schwermetalle und iii) Austreibung von Phosphor (P4) im
Schmelzreaktor und Hydrolysierung zu Phosphorsäure oder Kondensation zu weißem
Phosphor. Auf diese drei Optionen wird im Vortrag näher eingegangen. Alle Verfahren
basieren auf industriellen Prozessen, mit denen die jeweiligen Produkte aus
Rohphosphat hergestellt werden.
Im Projekt P-REX (Joint EU Research Project P-REX 2012-2015, 2016) hat sich gezeigt,
dass unter vergleichbaren Bedingungen das ASH DEC Verfahren und das – nicht primär
auf die Behandlung von Aschen ausgerichtete Mephrec Verfahren den geringsten
Umweltfußabdruck haben, obwohl – oder vielleicht gerade weil – sie thermische
Verfahren sind. Abhängig vom Bezugsrahmen liegt der Zusatznutzen der Verfahren
zumindest im Vermeiden vom Primärabfall Klärschlammasche, der Schließung der
Phosphatkreisläufe und der Reduzierung der Entropie – alle Verfahren verfügen über
Prozessschritte zur Ausschleusung von Schwermetallen, sofern sie im Anwendungsfall
auch tatsächlich eingebaut werden. Die Entscheidung darüber liegt beim Gesetzgeber –
Grenzwerte werden darüber entscheiden, ob von den technischen Möglichkeiten auch
Gebrauch gemacht wird. Bei der Betrachtung des Bezugsrahmens P-Recycling – von
der Asche bis zum Produkt – sind die Verfahren zurzeit nicht wettbewerbsfähig mit der
Produktion von Phosphatdünger aus Rohphosphat. Wird der Bezugsrahmen jedoch auf
die gesamte Prozesskette der Abwasserreinigung ausgedehnt, so können sich durchaus
Einsparungen erzielen lassen. Eine energetisch hocheffiziente Prozesskette zur
Schlammbehandlung wie sie 2015 in Zürich in Betrieb genommen wurde, wird –
gegenüber technischen Systemen, die vor der Jahrtausendwende errichtet wurden –
auch dann noch kostengünstiger für den Bürger sein, wenn P-Recycling in die
Prozesskette integriert wird.
Analytische Verfahren zur On-Line-Bestimmung von Elementkonzentrationen in Pulvern und Aschen
Autor(en): Andreas Kühn, Reiner Wedell, Markus Ostermann, Christian Adam, Hannes Herzel
Präsentiert von: Andreas Kühn
Thema: Phosphorrecycling und Düngemittel
Abstract: Die Aufbereitung kommunaler Abwässer leistet einen wichtigen Beitrag zum Schutz der
Umwelt und der Reinhaltung der Gewässer. Im Zuge der Abwasserreinigung entstehen
deutschlandweit jährlich ca. 2,4 Millionen Tonnen Klärschlamm. Diese Massen stellen
für die Anlagenbetreiber oft eine Herausforderung bei der Entsorgung dar. Es sind
jedoch neben zahllosen Schadstoffen auch anorganische Wert- und Nährstoffe
enthalten deren Nutzung zunehmend attraktiv wird.
Ein essenzieller und in Lagerstätten begrenzt vorhandener Nährstoff ist Phosphor.
Dieser ist in Klärschlämmen enthalten und erreicht in Klärschlammaschen Konzentrationen von bis
zu 10 %. Eine Verwertung als Düngemittel in der Landwirtschaft ist jedoch nur für schadstoffarme
Materiale mit guter Pflanzenverfügbarkeit der Nährstoffe zulässig. Für die Aufbereitung von
Klärschlämmen und Schadstoffentfrachtung von Klärschlammaschen existieren verschiedene
technologische Ansätze. Für jeden Prozess ist eine analytische Überwachung der
Nährstoffwerte sowie der Schadstoffgrenzwerte erforderlich.
Im Vortrag werden die Ergebnisse eines Projektes zur on-line Analytik thermisch
aufbereiteter Klärschlammaschen vorgestellt. Es werden die Methoden der
Röntgenfluoreszenz (RFA) und der Laserplasmaspektroskopie (LIBS) parallel
angewendet und verglichen.
Phosphorrecycling aus Abwasser – ein Template für den Paradigmenwechsel auf dem Weg zur Kreislaufwirtschaft
Autor(en): Christian Kabbe, Fabian Kraus, Christian Remy
Präsentiert von: Christian Adam
Thema: Phosphorrecycling und Düngemittel
Abstract: Circular economy for nutrients! How to turn buzz words into solid results? To sustain
good harvests, each year millions of tons of fossil phosphorus have to be mined and
processed, while the potential to recover and recycle this essential resource remain
untapped or is just inefficiently used as in the case of sewage sludge, manure and food
waste. To provide alternatives to argued traditional nutrient recycling routes and to allow
more flexibility and more precise application, various technical solutions have been
developed in recent years. They allow to recover phosphorus providing renewable
mineral compounds suitable as raw material for industries like fertilizer production or
even as ready-to-use ”renewable” fertilizer. These alternative solutions can be
categorized into two principle routes, the recovery from solid and from liquid phases of
waste. Combinations including phase transfer between the both are considered as well.
This contribution provides an overview of promising technologies for phosphorus
recovery from waste streams, but also reveals recently developed and implemented
synergies with nitrogen recovery. It discusses aspects regarding their wide-spread
application but also limitations with special regards to environmental but also economic
impacts. Not only the technologies themselves, also the obtained renewable materials
and their valorization options are addressed. A powerful tool to quantify these impacts is
represented by sound Life Cycle Assessment (LCA). Of course, to avoid misleading
interpretation, data quality and correct system boundaries are crucial elements for
soundness of the results and drawn conclusions relevant for policy and decision making.
Under the light of already existing and feasible technologies, future focus should be laid
upon bringing them to the market and not just to increase the spectrum of technologies.
The current legal framework and the low prices for raw materials have to be considered
as market barriers.
The ongoing revision of the European fertilizer regulation within the European
Commission’s circular economy package provides a concrete example or even template,
what issues have to be coped with and what measures have to be taken to create a level
playing field for both, primary and secondary based materials destined for fertilizer use.
Still, the so-called technical nutrient recovery is lacking a demand-side driven market pull
for recovered (secondary) nutrients and the biggest challenge will be the bridging of the
gap between supply (recovery) and demand (recycling). Whereas in the past, the focus
of nutrient recovery technologies was laid upon high recovery rates for single nutrients,
now energy efficiency, synergies and cost become more and more important. Resource
efficiency can never be tackled for just one nutrient alone. Hence, sustainable
phosphorus management can only be achieved by sustainable nutrient and energy
management. And here the link to the other macro-nutrient nitrogen is most prominent.
There is a lot of know-how already waiting to be shared with huge potential to be
creatively transformed into innovation. Our future will be shaped by the ones who dare,
not by the ones who fear! Think forward, act circular!
Neue Entwicklungen in der Aufbereitungstechnik
Autor(en): Holger Lieberwirth, Thomas Krampitz
Präsentiert von: Holger Lieberwirth
Thema: Aufbereitungs- und Sortiertechnik
Abstract: Mit dem Streben nach weltweitem Wirtschaftswachstum und der Etablierung von
Konsumgesellschaften nimmt gleichzeitig der Verbrauch an Rohstoffen rapide zu.
Insofern steigen sowohl die Anforderungen an die Bereitstellung von Primär- und
Sekundärrohstoffen als auch an den effektiven Einsatz derselben. So ergibt sich eine
Reihe von Zielkonflikten, die am Beispiel des Leichtbaus in der Elektromobilität erläutert
werden sollen. Daraus lassen sich Entwicklungstendenzen für die Aufbereitungstechnik
ableiten.
Das Institut für Aufbereitungsmaschinen der TU Bergakademie Freiberg (IAM)
beschäftigt sich seit mehr als zwei Jahren im Rahmen des FOREL-Projektes
(Forschungs- und Demonstrationszentrum für Ressourceneffiziente Leichtbaustrukturen
der Elektromobilität) mit Fragen des Recyclings von Leichtbaustrukturen im
Fahrzeugbau. Der ressourceneffiziente Leichtbau ist nicht nur ein Schlüssel zur
Einführung der Elektromobilität als Voraussetzung für die angestrebte Erhöhung der
Reichweiten, Zuladung und Fahrdynamik, sondern auch im Bereich von Fahrzeugen mit
konventioneller Antriebstechnik ein Mittel zur Reduktion des CO2 -Flottenverbrauchs zur
Einhaltung immer strengerer gesetzliche Vorgaben.
Vor dem Hintergrund der seit 2015 geltenden höheren Quoten zur stofflichen Verwertung
bei Altfahrzeugen ergeben sich damit wachsende Anforderungen an
Recyclingtechnologien und Produktqualitäten. Es sind dies unter anderem:
- Stoffliche Verwertung der Shredderleichtfraktion mit entsprechend notwendiger Trennung der Kunststoffarten und Arten der Faserverstärkung.
- Sortierung metallischer Fraktionen nicht nur nach Hauptbestandteilen wie z.B. Stahl, Aluminium, Kupfer, sondern Sortierung innerhalb dieser Hauptgruppen nach Legierungsbestandteilen.
- Berücksichtigung neuer Gefährdungsarten durch neuartige Bestandteile wie z.B. Kohlefasern.
- Verändertes Stoffverhalten vermeintlich bekannter Materialen in den Aufbereitungsanlagen (z.B. erhöhter Verschleiß bei Vergütungsstählen, sprödes Verhalten magnesiumlegierter Aluminiumwerkstoffe).
- Immer haltbarere Fügeverbindungen für die z.T. hochkomplexen Werkstoffverbunde.
- Anstieg der Komplexität und Werkstoffvielfalt sowie Kleinteiligkeit der Stücke für Sortierprozessen.
Dabei kommt insbesondere dem Recycling von CFK-Strukturen mit Rückgewinnung der Kohlenstofffasern besondere Bedeutung zu. Beim Recycling kohlefaserverstärkter Verbundwerkstoffe (CFK) steht neben der Erkennung und Gewinnung faserverstärkter Strukturen aus Stoffgemischen die Sortierung nach unterschiedlichen Matrixwerkstoffen, zunächst thermoplastischen und duroplastischen, am Beginn der Wiederwertung. Thermoplastischen Matrixwerkstoffe, kommen bisher nur in geringem Umfang zum Einsatz. Voraussetzung für ein hochwertiges Recyclinggranulat ist eine gute Sortierung nach unterschiedlichen Matrixmaterialien, die auch die verschiedenen Füllstoffe berücksichtigt. Aus duroplastischen Matrixwerkstoffen müssen die Kohlenstofffasern für die Wiederverwendung gewonnen werden.
Die aktuell größte Herausforderung für die massenhafte stoffliche Verwertung von Kohlenstofffasern ist jedoch die einfache und schnelle Bestimmung ihrer Qualität. In der präzisen Erkennung unterschiedlicher Matrixwerkstoffe sowie der Bestimmung der Qualität der aus den Verbunden herausgelösten Fasern bestehen derzeit die größten Herausforderungen zum Schließen der Stoffkreisläufe bei Kohlenstofffaserverbundwerkstoffen. Die hierfür erforderliche Aufbereitungs- und Analysetechnik steht bisher bestenfalls im Labormaßstab zur Verfügung. So hängen Entwicklung und massenhafter Einsatz neuer Werkstoffe und Strukturen in nicht unerheblichem Maße von der Entwicklung entsprechender Aufbereitungs- und Analysetechnik ab, durch die es erst möglich wird, entsprechende Stoffkreisläufe zu schließen.
Online-Röntgenanalytik im Routinebetrieb bei Aufbereitung und Sortierung mit hohem Materialumsatz und/oder hoher Ortsauflösung
Autor(en): Andreas Kaiser, Renat Gubzhokov, Marius Scheiner
Präsentiert von: Marius Scheiner
Thema: Aufbereitungs- und Sortiertechnik
Abstract: Vorgestellt wird die Entwicklung innovativer Analytiksysteme auf Röntgenbasis zur
flexiblen Stofferkennung in Sortierprozessen bei Recycling und Rohstoffaufbereitung.
Damit soll ein neuer technologischer Standard der Sortierverfahren erreicht und ein
Beitrag zum ressourcenschonenden Wirtschaften ermöglicht werden.
Auf Anwenderseite besteht ein großes Interesse an Analysesystemen mit hoher
Ortsauflösung zur Verarbeitung kleiner Partikel auf Förderbändern. Die Realisierung
erfordert neben kleineren Spurbreiten eine hohe Geschwindigkeit der
Signalverarbeitung, damit der geforderte Materialdurchsatz erreicht wird.
Die Systeme auf Basis der Röntgenfluoreszenz erlauben die Sortierung mit Spurbreiten
von 5...20 mm und einer Messzeit von 10 ms.
Herausforderungen der Analytik rezyklierter Kohlenstofffasern
Autor(en): Mareen Zöllner
Thema: Aufbereitungs- und Sortiertechnik
Abstract: Kohlenstofffasern zählen aktuell zu den technischen Fasern mit hohem
Wachstumspotenzial auf dem weltweiten Markt. Vor allem im Transportwesen gewinnen
die Fasern als Faser-Matrix-Verbund stetig an Bedeutung. Mit dem steigenden Einsatz
dieses Materials, welches zunehmend konventionelle Konstruktionswerkstoffe wie Stahl
substituiert, ist in absehbarer Zeit mit steigenden Rücklaufmengen von Altteilen zu
rechnen. Insbesondere der Einsatz von kohlefaserverstärktem Kunststoff (CFK) in
Fahrzeugen erfordert im Hinblick auf das Einhalten der Altfahrzeugverordnung das
Entwickeln einer ganzheitlichen Recyclingstrategie für diesen Werkstoff.
Remondis Assets & Services GmbH & Co KG beschäftigt sich in Zusammenarbeit mit
dem Institut für Aufbereitungsmaschinen der TU Bergakademie Freiberg sowie weiteren
Projektpartnern im Rahmen des ReLei-Projektes mit dem Recycling von CFK-Komponenten
aus Elektrofahrzeugen.
Zum Verwerten der CFK-Bauteile stehen verschiedene Aufbereitungsprozesse zur
Verfügung, welche zum Teil eine Freilegung der Fasern von der Matrix erfordern.
Aufgrund des extrem hohen Primärenergiebedarfes zur Herstellung der
Kohlenstofffasern sollten beim Aufschluss aus der Matrix möglichst wiedereinsatzfähige
Fasern gewonnen werden. Hierfür ist es erforderlich, im Rahmen einer Faseranalytik die
freigelegten Kohlenstofffasern zu charakterisieren, um deren Wiederverwertbarkeit zu
prüfen.
Zu den relevanten Fasermerkmalen zählen unter anderem die Faserabmessungen. Der
Durchmesser der Kohlenstofffaser liegt bei ca. 7μm und ist relativ konstant. Die
Faserlänge im Rezyklat hingegen variiert in Abhängigkeit von der Faserlänge im
Ausgangsstück und den Prozessparametern des Aufbereitungsprozesses. Sie ist ein
entscheidendes Qualitätsmerkmal der Faser, welches es entsprechend zu analysieren
gilt. Herkömmliche Methoden, wie die Siebanalyse oder bekannte Bildanalysemethoden,
sind aufgrund der unregelmäßigen, unsymmetrischen Form der Fasern allerdings
ungeeignet. Zudem stellen überkreuzliegende sowie gekrümmte Fasern eine
Herausforderung für Bild-Analyse-Softwarepakete dar.
Neben der Faserlänge spielen weitere Fasereigenschaften, wie der
Verunreinigungsgrad der Fasern (Anteil an Rest-Matrixanhaftungen) oder die
Oberflächenschädigung eine entscheidende Rolle für den Wiedereinsatz. Die
Möglichkeiten und Herausforderungen der Analysemethoden werden im Vortrag näher
erläutert.
Effizientes Recycling von Verbundwerkstoffen mittels Schockwellentechnologie
Autor(en): Stefan Eisert, Janina Bartkowski
Präsentiert von: Stefan Eisert
Thema: Aufbereitungs- und Sortiertechnik
Abstract: Mithilfe der innovativen Schockwellenzerkleinerung der ImpulsTec GmbH können komplexe Industriematerialien maschinell in ihre Einzelbestandteile zerlegt werden, um darin enthaltene Wertstoffe gezielt freizulegen und anzureichern. Daraus ergeben sich vielfältige Anwendungsmöglichkeiten für die Technologie, um bestehende Aufbereitungsverfahren effizienter zu gestalten oder neue Verwertungsansätze zu etablieren: Neben der Aufbereitung von hochwertigem Elektroschrott eignet sich die selektiv wirkende Schockwellenzerkleinerung auch für das effiziente Recycling von Solarmodulen, indem das wertvolle Frontglas rückgewonnen und das Halbleitermaterial freigelegt werden kann. Weiterhin ermöglicht die Schockwellentechnologie erstmals die sichere Zerlegung von Li-Ionen Zellen und bietet neben der stofflichen Verwertung der Bestandteile einen funktionellen Wiedereinsatz des Aktivmaterials.
Modifizierung nanoskalierter SiO2-Prozessabfälle – Ausgangsstoffe für neuartige Hochleistungsgläser
Autor(en): Hermann Marsch
Thema: Glasaufbereitung
Abstract: Bei der industriellen Quarzglasproduktion fallen in großen Mengen hochreine Siliziumdioxid-Nanopulver (Sootmaterial) an. Diese müssen aufwendig und kostenintensiv entsorgt werden, da eine direkte Verarbeitung aufgrund der Materialstruktur nicht möglich ist. Um diesen wertvollen Rohstoff dennoch weiterzuverarbeiten, werden im Rahmen von Verbundprojekten mit Partnern aus Forschung und Industrie von der Maicom Quarz GmbH verschiedene Aufbereitungsverfahren entwickelt. Die SiO2-Nanopartikel können beispielweise in eine Suspension überführt werden, was eine zusätzliche Modifikation durch Dotierung ermöglicht. Die Suspension wird in ein induktiv-gekoppeltes Hochfrequenz-Plasma eingebracht. In diesem Sphäroidisierungs-Prozess wird das poröse, nanoskalige Rohmaterial kompaktiert und zu homogenen Kugeln (Durchmesser von 5...150 μm) verglast. Die Sphären eignen sich beispielsweise als Rohstoff für Glasfaser-Preformen, da durch die Dotierung auch die optischen Eigenschaften optimiert werden können.
Textilbasierte eigenverstärkte Kunststoffverbunde für geschlossene Stoffkreisläufe
Autor(en): Jonas Stiller, Frank Helbig
Präsentiert von: Jonas Stiller
Thema: Kunststoff- und Altpapierrecycling
Abstract: Mittels Textiltechnologie lassen sich eigenverstärkte Composites material- und
prozesseffizient mit größtmöglicher Wiederverwertbarkeit innerhalb geschlossener
Stoffkreisläufe herstellen. Es wird aufgezeigt, wie mit textilen Fertigungsstrategien
serientauglich und reproduzierbar Halbzeuge für eigenverstärkte thermoplastische
Composites entstehen. Durch Einsatz der im Allgemeinen hierfür verwendeten
Webtechnik werden mit Hilfe gezielter Komponenten- und Strukturkombinationen
unidirektional verstärkte Verbundhalbzeuge gefertigt. Zielrichtung ist dabei unter
Einhaltung der stofflichen Wiederverwertung und für Recycling geltenden
Kompatibilitätskriterien Materialien bereitzustellen, die sich insbesondere durch erhöhte
Flexibilität in belastungsgerechter Auslegung und Dimensionierung anisotroper
Verbundwerkstoffe auszeichnen. Am Beispiel eigenverstärkter PAComposites werden
Herstellungs- und Verarbeitungsweise sowie die Strategien ihrer stofflichen
Wiederverwertung bei Rückführung in äquivalente Produktionsprozesse dargelegt.
Die speziellen Gewebestrukturen werden vom Stiftungsunternehmen Spengler & Fürst
nach gezielten Vorgaben angefertigt.
Prozessanalytische Innovationen für das Kunststoff- und Papierrecycling
Autor(en): Arne Volland
Thema: Kunststoff- und Altpapierrecycling
Abstract: In den letzten Jahren haben sich in der Kunststoffsortierung Nah-Infrarot- (NIR-) Hyperspektralkameras etabliert, die eine Vielzahl von Ortsspuren gleichzeitig spektral aufgelöst erfassen und dabei Bildraten von bis zu 800 Hz erreichen. Von entscheidender Bedeutung für die Leistungsfähigkeit der Kameras ist insbesondere die Auswahl geeigneter Halbleitersensoren, die auf den Wellenlängenbereich zwischen 1.7 μm und 1.8 μm angepasst sein sollten. Der Beitrag stellt die aktuell verfügbare Technik vor und zeigt die daraus resultierenden Neuerungen in der Sensor-gestützten Sortierung. Insbesondere bei den hohen Anforderungen im Papierrecycling profitiert man sowohl von den neuen, rauscharmen Sensoren wie auch von den verzerrungsfrei abbildenden Hyperspektralkameras.
Biobasierte Kunststoffe im Post-Consumer-Recyclingstrom
Autor(en): Jasmin Bauer
Thema: Kunststoff- und Altpapierrecycling
Abstract: Kunststoffe begleiten uns im täglichen Leben in vielfältiger Art und Weise. Der Rohstoff vieler Kunststoffe, das Erdöl, ist jedoch eine endliche Ressource, weshalb die Wissenschaft Alternativen erforscht. Kunststoffe aus nachwachsenden Rohstoffen oder auch deren Abfallprodukte sind eine solche Alternative, die auch in der Bioökonomie- Strategie der Bundesregierung einen hohen Stellenwert einnehmen, da der Einsatz nachwachsender Rohstoffe die Abhängigkeit von fossilen Ressourcen vermindert. Sinnvolle Recycling-und Wiederverwertungsoptionen sollen dieses Potential erhöhen. Produkte aus biobasierten, chemisch neuartigen Kunststoffen, wie PLA/PLA-Blends und Stärkeblends, sind mittlerweile im Handel verfügbar. Nach Gebrauch gelangen diese als Post-Consumer-Abfälle in die etablierten Entsorgungsströme. Einer dieser Entsorgungsströme ist die Erfassung und Entsorgung von Leichtverpackungen (LVP, Verpackungsabfälle) über die gelbe Tonne bzw. den gelben Sack. Doch wie verhalten sich diese Materialien in den bestehenden Recyclingprozessen? Dieser Fragestellung hat sich die KNOTEN WEIMAR GmbH angenommen. Mittels orientierender Sortieranalysen wurde zunächst untersucht, wie hoch der derzeit vorhandene Anteil an Produkten aus PLA/PLA-Blend-sowie Stärkeblend-Material im LVP-Entsorgungsstrom ist. Im aktuellen Forschungsverbund „Nachhaltige Verwertungsstrategien für Produkte und Abfälle aus biobasierten Kunststoffen, gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) über die Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e.V. (FNR) als Projektträger, werden weitergehende und umfangreichere Untersuchungen in insgesamt fünf Teilvorhaben durchgeführt. Der Forschungsverbund wird von der KNOTEN WEIMAR GmbH koordiniert und im Teilvorhaben 1 „Biobasierte Kunststoffe im Post-Consumer-Recyclingstrom” fachlich bearbeitet. Hauptaugenmerk hierbei liegt auf der Sortierbarkeit von PLA-Abfällen aus dem Leichtverpackungsstrom auf einer Praxisanlage(LVP-Sortierung).
Werkstoffliches Recycling von Elastomeren in Theorie und Praxis – Stand und Perspektiven des Gummirecyclings
Autor(en): Stefan Hoyer, Lothar Kroll
Präsentiert von: Stefan Hoyer
Thema: Kunststoff- und Altpapierrecycling
Abstract: Elastomere gelten aufgrund ihrer irreversiblen Vernetzung weithin als nicht recyclingfähig. Diese wertvollen Werkstoffe werden bisher mit einem entsprechenden Aufwand und zusätzlichen Kosten als Sondermüll entsorgt. Dass dieses Paradigma nur mehr eingeschränkt gültig ist, zeigen die Ergebnisse der Forschungen am Institut für Strukturleichtbau der Technischen Universität Chemnitz. Im Rahmen des Vortrages sollen der Stand, das Potential und die Perspektiven des werkstofflichen Recyclings von Elastomeren vorgestellt werden. Bei den aktuellen Schätzungen für das Jahr 2015 wird von einem Wachstum des globalen Gummiverbrauchs um 4,3 % auf nunmehr 30 Millionen Tonnen ausgegangen. Demgegenüber stehen Verschärfungen gesetzlicher Bestimmungen zur Abfallentsorgung, steigender Wettbewerbsdruck sowie auch zunehmend Engpässe bei der Rohstoffversorgung in der elastomerverarbeitenden Industrie. Die Substitution von Primärrohstoffen durch Rezyklate in Form von Gummimehl kann hier einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der Rohstoff- und Entsorgungskosten, Erhöhung der Nachhaltigkeit und somit zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit leisten. Durch ein innerbetriebliches Recycling sortenreiner Elastomerreststoffe können grundsätzlich bis zu 20 % der Rohstoffe substituiert und gleichzeitig Entsorgungskosten eingespart werden. Recycling von Elastomeren ist in der Praxis jedoch mit einer Reihe technologischer und ökonomischer Hürden verbunden. Elastomere sind hochkomplexe und empfindliche Werkstoffsysteme, die in der Regel speziell auf ihren konkreten Einsatzfall hin rezeptiert werden und dabei leicht 20 und mehr Komponenten enthalten. Ein sortenreines Recycling ist hier die unbedingte Voraussetzung für die Verwendung der Rezyklate in Primärprodukten. Bei den in großen Mengen anfallenden End-of-life Produkten (z. B. Altreifen) ist dies jedoch kaum umsetzbar, was deren Verwertung auf Sekundäranwendungen beschränkt. Innerbetriebliche Produktionsreststoffe können dagegen sortenrein gesammelt und in einer geeigneten Form wieder in die Ausgangsmischung zurückgeführt werden. Diese fallen jedoch meist nicht in ausreichender Menge an, um mit den etablierten Recyclinganlagen wirtschaftlich verarbeitet werden zu können. Darüber hinaus ist über die Wechselwirkungen, die durch die Zugabe von Rezyklaten in eine Kautschukmischung hervorgerufen werden, bisher wenig bekannt. Anhand verschiedener Beispiele wird gezeigt, dass Recycling unter Nutzung neuer Technologien, die am Institut für Strukturleichtbau der Technischen Universität Chemnitz entwickelt werden, heute in vielen Bereichen mit guten Ergebnissen angewendet werden kann. Der Grundstein für die sortenreine Wiederverwertung von Produktionsreststoffen ist damit gelegt. Im Bereich der höher belasteten bzw. hoch gefüllten Rezyklatmischungen ist jedoch Bedarf weiterführender Forschungsarbeiten im Hinblick auf die Beeinflussung des Material- bzw. Versagensverhaltens durch die Beimischung von Rezyklaten festzustellen. Abschließend werden Stand und Perspektiven der Verwertung von Elastomerreststoffen im Bereich hochwertiger Sekundäranwendungen aufgezeigt. Der Schwerpunkt liegt hier vor allem bei den Altreifen, auf die der Großteil des weltweiten Gummibedarfs (über zwei Drittel im Jahr 2010) entfällt. Hier stehen vor allem die Thermoplast-Elastomer-Compounds als kostengünstige Substitute von klassischen TPE-Werkstoffen im Vordergrund.
Referenten
Christian Adam
BAM - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Berlin
Floris Akkerman
BAM - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Berlin
Janina Bartkowski
ImpulsTec GmbH Dresden
Jasmin Bauer
KNOTEN WEIMAR - Internationale Transferstelle für Umwelttechnologien GmbH
Adele Clausen
RWTH Aachen
Cornelia Droste
Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit Berlin
Dennis During
ReCyTec AG, Mühlacker Enzberg
Stefan Eisert
ImpulsTec GmbH Dresden
Angelika Feierabend
SECOPTA GmbH Berlin
Renat Gubzhokov
IfG Institute for Scientific Instruments GmbH Berlin
Petra Hauschild
FH Nordhausen
Frank Helbig
TU Chemnitz, Institut für Strukturleichtbau
Ludwig Herrmann
Outotec Finnland
Hannes Herzel
BAM - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Berlin
Julia Hobohm
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, Fachbereich Abfallwirtschaft
Stefan Hoyer
TU Chemnitz
Tomas Jindra
pure bohemia s.r.o. Louny, Tschechien
Bernd Junghans
LIFIS e.V.
Christian Kabbe
Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH
Andreas Kaiser
IfG Institute for Scientific Instruments GmbH Berlin
Tatjana Kiesow
demea - Deutsche Materialeffizenzagentur Berlin
Thomas Krampitz
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Fabian Kraus
Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH
Lothar Kroll
TU Chemnitz
Kerstin Kuchta
Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Umwelttechnik und Energiewirtschaft, Fachbereich Abfallwirtschaft
Andreas Kühn
Institut für angewandte Photonik e.V. Berlin
Norbert Langhoff
Institut für angewandte Photonik e.V. Berlin
Jürgen Leonhardt
IUT Medical GmbH Berlin
Holger Lieberwirth
Technische Universität Bergakademie Freiberg
Felix Lustenburger
Heinz Fischer Stiftung
Hermann Marsch
Maicom Quarz GmbH Posterstein
Helfried Miersch
Spectro A.I. GmbH
David Mory
LTB Lasertechnik GmbH Berlin
Dieter Mucke
Geomontan GmbH & Co. KG Großschirma
Markus Ostermann
BAM - Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung Berlin
Jürgen Poerschke
FH Nordhausen
Thomas Pretz
RWTH Aachen
Karoline Raulf
RWTH Aachen
Christian Remy
Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH
Axel Renno
Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg
Markus A. Reuter
Helmholtz-Institut für Ressourcentechnologie Freiberg
Tanja Schaaf
Outotec Finnland
Sylvia Schade-Dannewitz
FH Nordhausen
Marius Scheiner
Institut für angewandte Photonik e.V. Berlin
Frieder Sieber
Vorsitzender des LIFIS e.V.
Jonas Stiller
TU Chemnitz, Institut für Strukturleichtbau
Ingolf Voigt
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme Hermsdorf
Arne Volland
LLA Instruments GmbH Berlin
Reiner Wedell
Institut für angewandte Photonik, Berlin
Mareen Zöllner
Remondis Assets & Services GmbH & Co. KG