Den Kreislauf von Leichtbauwerkstoffen schließen

Von Flugzeugen der nächsten Generation bis hin zu elektrischen Fahrzeugen und ihren bereits schweren Batterien - überall kommt es auf jedes Kilogramm an, wenn es darum geht nachhaltigere Transportmittel zu schaffen. Hochleistungsfähige Leichtbauwerkstoffe hatten noch nie so vi...

Von Flugzeugen der nächsten Generation bis hin zu elektrischen Fahrzeugen und ihren bereits schweren Batterien - überall kommt es auf jedes Kilogramm an, wenn es darum geht nachhaltigere Transportmittel zu schaffen. Hochleistungsfähige Leichtbauwerkstoffe hatten noch nie so viel Erfolg wie im Augenblick, aber ein wichtiges Problem bleibt: Was geschieht nach Ablauf der Produktlebensdauer?

Jedes Mal, wenn ein Wissenschaftler oder Ingenieur das knifflige Problem der Treibhausgasemissionen und eines geringeren Verbrauchs fossiler Brennstoffe in den Griff bekommt, spielt das Gewicht eine zentrale Rolle. Ein großer Teil der Materialwissenschaft beschäftigt sich daher gegenwärtig mit der Entwicklung oder Verbesserung von Leichtbauwerkstoffen mit einer besseren - oder zumindest gleichwertigen - Leistung, wodurch sich der enorme Erfolg von Verbundstoffen wie kohlenstofffaserverstärkten Polymeren erklären lässt.

Die ganze Sache hat aber auch eine Kehrseite. Verbundstoffe besitzen keine zufriedenstellenden Wiederverwendungsoptionen, was ein wirkliches Problem darstellt, da Entscheidungsträger gegenwärtig immer mehr die Ökobilanz berücksichtigen. Angesichts dieses Problems und seiner Dringlichkeit untersucht das Institute of Chemistry and Technology of Polymers (ICTP) in Italien mit anderen Partnern im Rahmen des von der EU finanzierten Projekts SUSRAC neue abfallwirtschaftliche Prozesse.

Projektkoordinator Dr. Mario Malinconico schilderte dem Magazin research*eu Ergebnisse die bisherigen Ergebnisse des Konsortiums, ihre Bedeutung für das kontinuierliche Wachstum des Marktes und die verbleibenden Herausforderungen bis zum Projektende.

Thermoplast- und Duroplast-Verbundwerkstoffe werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt und etwa 1 Million Tonnen Verbundstoffe werden jedes Jahr in Europa hergestellt. Daher müssen spezielle Strategien für die Entsorgung von Verbundstoffabfällen erarbeitet werden, insbesondere für das Recycling dieser Abfälle. Eine schlechte Wiederverwertbarkeit kann die Entwicklung - oder sogar die weitere Verwendung - von Verbundwerkstoffen in einigen Märkten behindern.

Zweck dieser Forschungsarbeiten, die Teil der von der EU finanzierten gemeinsamen Technologieinitiative "Clean Sky" sind, ist die Entwicklung recyclebarer Thermoplast-Verbundwerkstoffe, die hohe Gewichtsbelastungen aushalten. Diese bestünden aus Thermoplast-Verbundstoffen, Duroplast-Verbundstoffen aus Flugzeugabfällen, wie z. B. kohlenstofffaserverstärkte Polymere und recyceltem Styropor aus losem Verpackungsfüllmaterial.

Die Suche nach einer Lösung für Nachhaltigkeitsprobleme bei Kunststoffmaterialien spielt am Institute of Chemistry and Technology of Polymers eine wichtige Rolle. Die große Bedeutung wird klar, wenn man berücksichtigt, dass die weltweite Nachfrage nach Karbonfasern 2008 etwa 35 000 Tonnen erreichte und dass sich diese Zahl bis 2014 verdoppeln wird, was einer Wachstumsrate von mehr als 12 % pro Jahr entspricht.

Kohlenstofffaserverstärkte Polymere finden in immer mehr Bereichen Anwendung, wobei die Luftfahrtindustrie eines der beeindruckendsten Beispiele ist: Kohlenstofffaserverstärkte Polymere machen etwa 50 % des Gewichts der neuen Boeing 787 und Airbus A350 aus und bei Militärflugzeugen ist ein ähnlicher Trend erkennbar. Das schnelle Wachstum des Verbundstoffmarkts wirft die Frage der Entsorgung auf und es ist einfach eine logische Folge, dass das Recycling dabei den Vorrang hat.

Gleichzeitig machen Verpackungsmaterial aus Kunststoff etwa 40 % des gesamten Kunststoffverbrauchs in der Welt aus, und loses Verpackungsmaterial ist dabei am schwierigsten zu recyceln, da es so extrem leicht ist (im Durchschnitt wiegt ein Kubikmeter Styropor nur 30 kg).

Um beide Materialien mit einander zu kombinieren und einen Thermoplast-Verbundstoff für die Bau- oder Möbelindustrie herzustellen, ist ein innovativer Prozess notwendig - und daran arbeitet SUSRAC.Weitere Informationen sind abrufbar unter:

SUSRAC
http://www.susracproject.com/

Projektdatenblatt

Länder

Italien