Neues Leben für ausgediente Teile aus Duroplastverbundwerkstoffen
Die Umweltgesetzgebung fordert von der Industrie, Fertigungsabfälle und EOL-Produkte (End-of-Life), d. h. am Ende ihrer Lebensdauer angelangte Produkte, zu recyceln, statt sie in Deponien zu entsorgen. Die europäische Kompositindustrie ist deshalb aktiv auf der Suche nach Möglichkeiten, dieser Forderung nachzukommen. Verbundwerkstoffe, die aus zwei oder mehr Materialien bestehen, haben oftmals die Form einer durch Fasern verstärkten Harzmatrix. Vor dem Start des EU-finanzierten Projekts "Recycling thermoset composites of the SST" (Eurecomp) gab es keinerlei zufriedenstellende Lösung zur Behandlung der sogenannten duroplastischen Verbundwerkstoffe, die nicht mehr eingeschmolzen werden können, sobald sie erst einmal in dreidimensional (3D) vernetzter Form ausgehärtet sind. Verbrennen bedeutet im Prinzip Entsorgen und kaum als Recyceln; es entsteht Wärme und es werden umweltschädliche Emissionen erzeugt. Ein mechanischer Aufschluss lässt nur die Rückgewinnung geringwertiger Verstärkungen zu. So wurde Eurecomp von den Wissenschaftlern ins Leben gerufen, um eine Recyclingtechnologie zu entwickeln, mit der die Fertigungsindustrie für Land- und Seeverkehrsfahrzeuge die Produkte mit dem höchstmöglichen kommerziellen Wert für einen nachhaltige Land- und Seeverkehr (sustainable surface transport, SST) zurückgewinnen kann. Das Eurecomp-Team ermittelte Produktionsabfälle, End-of-Life-Boote und Fahrzeuge als die wichtigsten Quelle von Kompositabfällen in Europa. Forscher nahmen zu diesem Zweck an der Solvolyse, einem physikalisch-chemischen Trenn- und Rückgewinnungsprozess, Anpassungen vor. Sie bauten einen Laborprototypen eines Solvolysereaktors, ermittelten die interessierenden Hauptprozessparameter und arbeiteten an der Ermittlung des Umfangs der Parameter, die zur bestmöglichen Rückgewinnung der gewünschten Produkte beitragen. Vorläufige Ergebnisse ermöglichten die Identifikation zurückgewonnener Komponenten sowie das Prüfen von deren Eigenschaften, um festzustellen, ob Materialien von Interesse vorhanden waren oder nicht und ob diese erneut verwendet werden könnten. In der zweiten Projektphase wurde ein großmaßstäblicher Prototypreaktor gebaut. Die Solvolyse-Versuche wurden unter Einsatz von Parametern durchgeführt, die man in Vorversuchen festgelegt und gemäß den Anforderungen des neuen Reaktors modifiziert hatte. Den Wissenschaftlern gelang eine erfolgreiche Rückgewinnung von Mineralfasern, die als Verstärkung in neuen Verbundwerkstoffen eingesetzt, und von kleinen Molekülen aus der organischen Phase (Polymermatrix), die in der chemischen Industrie verwendet werden können. In einer Ökobilanz (life-cycle assessment, LCA) wurden Bereiche hervorgehoben, die zu optimieren sind, um eine wirtschaftlich realisierbare Überführung in industrielle Größenordnungen zu erreichen. Eurecomp demonstrierte die technische Realisierbarkeit des Einsatzes einer topmodernen Solvolyse zur Gewinnung nützlicher Fasern und Chemikalien aus Duroplast-Kompositabfällen. Die Kommerzialisierung des Ganzen wird wesentliche Auswirkungen auf die Kosten, sowohl für die Kompositindustrie als auch die Verbraucher der betreffenden Produkte, sowie auch auf die Umwelt haben.
