Recycling und Wiederverwertung von Kohlenstofffasern
CFK werden, wie der Name sagt, durch die Verstärkung leichter Kunststoffe mit Kohlenstofffasern hergestellt. Die resultierenden Verbundwerkstoffe mit ihrer vorteilhaften Kombination aus Festigkeit und geringem Gewicht sind in zahlreichen Anwendungen von der Luft- und Raumfahrt bis zu Autos, Unterhaltungselektronik und Sportartikel inzwischen weit verbreitet. Ihre Verwendung in der Luftfahrtbranche hat in den letzten Jahrzehnten stark zugenommen, da der Fokus auf die Reduzierung von Emissionen den Wert von CFK hervorgehoben hat. Entsprechende Recyclingverfahren - einschließlich der mechanischen, chemischen und Mikrowellenverarbeitung - werden allerdings durch Probleme wie hohe Kosten, ungenügende Freisetzung von Fasern, schlechte Faserqualität und niedriger Durchsatz erschwert. Das EU-finanzierte Projekt SELFRAG CFRP (High voltage pulse fragmentation technology to recycle fibre-reinforced composites) nutzte elektrodynamische Fragmentierung, um zu erreichen, was bisher noch mit keiner anderen Technologie gelungen ist. Dabei handelt es sich um einen physikalischen Prozess, bei dem ultrakurze Pulse unter Wasser feste Materialien in Fragmente aufbrechen. Die Partner haben die Technologie bereits im industriellen Maßstab eingesetzt. Sie erweiterten ihren Markt, der hochwertiges Silizium für die Herstellung von Silizium-Wafern und Solarzellen und Lithiummineralien aus Gestein umfasste, mit der Gewinnung von hochwertigen Kohlefasern für CFK-Recycling. Die Wissenschaftler demonstrierten die Technologie erfolgreich in einer Pilotanlage für die Verarbeitung von CFK-Materialien von weniger als 60 mm Größe und erreichten einen Technologie-Präsenzwert von 6, wie im ursprünglichen Vorschlag vorgesehen. In Vorversuchen wurden die verarbeiteten Materialien erfolgreich und vollständig wiederverwendet, um neue Teile mit vergleichbarer Festigkeit wie bei aus neuen Materialien hergestellten Teilen zu produzieren. Angesichts der steigenden Nachfrage nach Kohlenstofffasern in einer Vielzahl von Anwendungen sind die potenziellen wirtschaftlichen Vorteile von CFK-Recycling beeindruckend - nicht zu erwähnen, dass die Produktionsraten mit dem projizierten Anstieg der Nachfrage nur schwer mithalten können. Des Weiteren haben die Ergebnisse die Nützlichkeit der elektrodynamischen Fragmentierung als eine Möglichkeit, Materialien zu verarbeiten, die mit anderen Methoden nur schwer zu behandeln sind, demonstriert. Dies sollte der Technik neue Märkte eröffnen. Das Projekt leistete damit einen wichtigen Beitrag zur nachhaltigen Nutzung von Rohstoffen und Energie bei der Fertigung, was Innovation, die Schaffung von Arbeitsplätzen und die Wettbewerbsfähigkeit der EU-Industrie fördert.
Schlüsselbegriffe
Recycling, Kohlenstofffasern, CFK, Fragmentierung, Verbundwerkstoffe, elektro
