Für ein hochwertiges mechanisches Recycling bisher nicht recycelbarer Abfallströme technischer Kunststoffbauteile aus den Bereichen Mobilität, Energie, Elektronik- und Elektro-Geräte (E&E) und Gesundheit/Pharma.
Innovative Vorbehandlungs- und Recycling-Lösungen
Im Rahmen des Forschungsprojekts ReKon sollen für mechanisches Recycling innovative skalierbare Vorbehandlungs- und Recycling-Lösungen entwickelt werden. Das Vorhaben fokussiert dabei insbesondere auf bisher industriell nicht recyclingfähige Abfall- und Inputströme der Bereiche Automobil, Energie, elektronische Bauteile sowie Single-use plastics und Materialverbünde aus dem Gesundheits-/Pharmabereich.
Kunststoffe sind in nahezu allen technischen Bereichen, in der Medizin sowie bei aufkommenden Megatrends wie E-Mobilität, Kommunikation und Leichtbau von zentraler Bedeutung. Gleichzeitig nimmt die Umweltbelastung durch den zunehmenden Einsatz von Kunststoffen stetig zu. Durch die linearen Wirtschaftsmodelle werden die Vorteile, die sie durch ihre langlebigen Eigenschaften bieten, gleichzeitig zu Nachteilen, wenn sie in die Umwelt gelangen. Ihre petrochemische Rohstoffbasisbringt eine starke geopolitische Abhängigkeit mit sich und verursacht bei der häufig angewandten Entsorgung durch Verbrennung CO2-Emissionen. Dieses Dilemma könnte durch den Auf- und Ausbau eines umfassenden Kreislaufwirtschaftsmodells in der Kunststoffindustrie überwunden werden.
Auf- und Ausbau eines umfassenden Kunststoffkreislaufsystems
Die typischen Abfallaufbereitungs- bzw. Vorbehandlungsschritte beinhalten bspw. ein mehrstufiges Sortieren (z.B. nach Farbe, Dichte und Materialtyp), Waschen, eine Zerkleinerung, usw. Welche Prozessschritte mit welchen Prozessparametern und in welcher Reihenfolge eingesetzt werden, wird in der Regel abhängig vom behandelten Inputstrom, der gewünschten Qualität der Rezyklate sowie Wirtschaftlichkeit und ökologischer Auswirkung des Recyclingprozesses entschieden. Das übergeordnete Ziel des Projekts ReKon für das mechanische Recycling besteht darin, innovative Vorbehandlungs- und Recycling-Lösungen für hochwertige Rezyklate aus recyclingtechnisch komplexen Kunststoffbauteilen zu entwickeln, die eine "Leuchtturm"- oder "Spillover"-Wirkung auch für andere, bisher nicht recyclingfähige Abfall- und Inputströme haben. Konkret sollen sowohl Vorbehandlungsstrategien und -prozesse als auch technische Ansätze für das Recycling an die spezifischen Anforderungen der betrachteten Abfallströme angepasst werden.
Die zu untersuchenden Inputströme gehören den folgenden Bereichen an:
In Hinblick auf geringeres Gewicht und hohe mechanische Performance werden immer mehr hoch entwickelte und faserverstärkte Kunststoffe in der Transportbranche eingesetzt (siehe dazu auch Composites Recycling Studie).
In Hinblick auf den Umstieg auf erneuerbare Energiequellen werden in Deutschland und EU immer mehr Windenergieanlage (WEA) aufgebaut. Die WEA werden immer größer und in Rotorblättern werden neben Glasfaser verstärkten Kunststoffen (GFK) daher auch immer mehr Carbonfaser verstärkte Kunststoffe (CFK) eingesetzt, deren Recycling insb. aufgrund von hohen Preisen der Neuware-CF attraktiv ist.
Elektro und Elektronik (E&E) gilt neben Rotorblättern und Mobilität als einer von den drei größten Sektoren für den Einsatz faserverstärkter Kunststoffe. Zudem handelt es sich oft um komplex zusammengesetzte Bauteile, bei denen auf engstem Raum verschiedenste Materialien in nicht recyclinggerechtem Design verbaut sind. Die Nutzungsdauer von Produkten im Bereich E&E unterscheidet sich hierbei je nach Einsatz sehr, daher ist auch die genaue Zusammensetzung nicht immer bekannt.
Single-use plastics und Materialverbünde aus dem Gesundheits-/Pharmabereich: Ziel ist es hier, nachhaltige Recycling-Methoden für Kunststoffverpackungen und Materialverbünde aus dem Gesundheitssektor zu schaffen. Dieser Bereich wird derzeit noch oft vernachlässigt, dabei gibt es hier auch viele Kunststoffabfälle, die nicht alle zwangsläufig biologisch kontaminiert sind.
Vorbehandlungsstrategien mit unterschiedlichen Prozessparametern
Die Qualität der Rezyklate als Output wird bereits zu Beginn des technischen Recyclingprozesses signifikant bereits durch die Qualität des Inputstroms (Zusammensetzung, Reinheit, Kontaminationen mit Fremdmaterialien, Farbe, Feuchtigkeit, Partikelgrößenverteilung etc.), d.h. durch die richtige Vorbehandlungsstrategie maßgeblich beeinflusst. Durch Vorbehandlungsstrategien mit unterschiedlichen Prozessparametern für die verschiedenen Inputströme sowie durch die systematische Vorgehensweise bei der statistischen Versuchsplanung oder dem Design of Experiments (DoE) hinsichtlich Trenneffizienz, resultierender Teilstromreinheit, Durchsatz, Aufwand, Reihenfolge oder auch Wiederholung der Prozessschritte, adaptierter Prozessparameter können die Vorbehandlungsschritte an den Inputstrom zur recyclingtechnisch optimalen Aufbereitung angepasst und optimiert werden.
In enger Zusammenarbeit mit dem direkten Partner KraussMaffei Extrusion (KME) werden die Recyclingprozesse für die verschiedenen Inputströme innoviert und skaliert. Beginnend mit der Konzeption des Prozessaufbaus (Materialaufgabe, Entgasung, Schnecken- und Verfahrensteilkonfiguration, Spülgaskonzept, ...) über die Optimierung der Prozessparameter bei der Versuchsdurchführung (Füllgrad, Verweilzeit, Schmelzefiltrierung, Temperatur- und Druckprofil etc.) bis hin zur umfassenden Charakterisierung der resultierenden Rezyklatqualitäten in Anlehnung an entsprechende Standards werden wiederholte Prozessanpassungen (wiederum mit Hilfe der statistischen Versuchsplanung) durchgeführt. Parallel dazu erfolgt die innovative Integration verschiedener in-line Analytiksysteme zur Prozessoptimierung, Überwachung, Steuerung, Regelung und Maximierung der Rezyklatqualität.
Enge Zusammenarbeit zwischen Forschung und Industrie
Das Projekt ReKon wird durch das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur aus Mitteln des Programms zukunft.niedersachsen gefördert. Die Förderdauer beträgt zwei Jahre.
Die Skalierung der erfolgversprechenden Recyclingprozesse erfolgt in enger Zusammenarbeit mit dem in Hannover ansässigen Projektpartner KraussMaffei Extrusion.
Assoziierte Partner:
Veröffentlichungen und Pressebeiträge
Im Forschungsprojekt ReKon entwickelt die Leibniz Universität Hannover innovative Vorbehandlungs- und Recycling-Lösungen für mechanisches Recycling. Das Projekt konzentriert sich auf bisher industriell nicht recyclingfähige Abfallströme. Auf der Hannover Messe 2024 wird zum Projekt unter anderem ein Schnitt eines demontierten Rotorblatts einer Windenergieanlage ausgestellt: Halle 2, Stand A10, 22. - 26. April 2024. weiterlesen
550.000 Euro steckt das Niedersächsische Ministerium für Wissenschaft und Kultur ein Projekt zur Wiederaufbereitung von faserverstärkten Kunststoffen (ReKon) am Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik der Leibniz Universität Hannover. weiterlesen
Zusammen mit der Firma Krauss-Maffei Extrusion in Laatzen soll im Forschungsprojekt „ReKon“ ein neues mechanisches Verfahren entwickelt werden, das industrielle Abfälle aus technischen Kunststoffbauteilen, also aus faserverstärkten Kunststoffen und kunststoffbasierten Materialverbünden, recyceln kann. weiterlesen
Das Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik der Leibniz-Universität Hannover will ein neues Verfahren entwickeln, um industrielle Abfälle aus faserverstärkten Kunststoffen und kunststoffbasierten Materialverbunden wieder nutzbar zu machen. weiterlesen
550.000 Euro für ein Projekt zur Wiederaufbereitung von faserverstärkten Kunststoffen am Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik. weiterlesen
Rotorblätter und Kunststoffabfall aus der Industrie lassen sich aktuell nur schwer entsorgen. Das IKK in Hannover startet mit Krauss Maffei ein Projekt zur Wiederaufbereitung dieser Materialien. weiterlesen
550.000 Euro für ein Projekt zur Wiederaufbereitung von faserverstärkten Kunststoffen am Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik. weiterlesen
Kontakt
Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Doktorand am Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik, verantwortlich für die Koordination der praktischen Aspekte des Projekts. Forschungsschwerpunkt am Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik sind spektroskopische Methoden im Kunststoffrecycling und die Vorbehandlung von Inputströmen.
Das Forschungsprojekt wird von Prof. Dr. Hans-Josef Endres inhaltlich geleitet, der dank seiner Fachkenntnisse im Kunststoffrecycling und seiner Position als Leiter des Instituts für Kunststoff- und Kreislauftechnik an der Leibniz Universität Hannover, innovative Ansätze einbringt.
Impressum
Das IKK - Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik betrachtet in seiner Forschungsarbeit den gesamten Lebenszyklus von biobasierten und konventionellen Kunststoffen, von der Materialentwicklung bis zur anwendungsorientierten Umsetzung. In diesem Themenkomplex liegt der Schwerpunkt auf Recycling und Ressourceneffizienz.
Institut für Kunststoff- und Kreislauftechnik
Produktionstechnisches Zentrum der Leibniz Universität Hannover /
PZH
An der Universität 2
30823 Garbsen
Telefon:
+49 511 762 13302
Vertreten durch:
Prof. Dr.-Ing. Hans-Josef Endres
endres@ikk.uni-hannover.de
