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Glas- und kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe stellen eine fortgeschrittene Werkstoffklasse dar, die in verschiedenen Branchen weit verbreitet ist. Sie sind stabil, leicht und korrosionsbeständig und ersetzen zunehmend Metallteile. Man findet sie in allem, von Rotorblättern für Windkraftanlagen bis zu Wolkenkratzern, Flugzeugflügeln, Sportgeräten – und leider auch auf Deponien.
Denn das Recycling dieser Werkstoffe am Ende ihrer Lebensdauer stellt sich als Herausforderung dar. Die Mischung aus Fasern und Harz lässt sich nur schwer trennen, wodurch viele dieser Produkte entweder entsorgt oder in minderwertigen Anwendungen wiederverwendet werden.
Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts FiberEUse entwickelte ein Gemeinschaftsunternehmen aus Forschenden, Institutionen und Fertigungsunternehmen in ganz Europa neue Verfahren für das Recycling von Verbundwerkstoffen mit einem sektorübergreifenden Konzept.
„Vielleicht kann man den Werkstoff nicht für dieselbe Anwendung wiederverwenden“, sagt Marcello Colledani, Projektkoordinator von FiberEUse und außerordentlicher Professor an der Fakultät für Maschinenbau des Polytechnikums Mailand, Italien. „Aber man kann immer noch einige der verbliebenen Eigenschaften des Werkstoffs bewahren.“
„Ein Produkt ist aussagekräftiger als viele Worte“, bemerkt Colledani und hält ein Paar Skier des Sportartikelherstellers Head, einem der FiberEUse-Partner, hoch. Es sind die ersten Skier, die im Kern aus recycelten Glasfaserverbundwerkstoffen hergestellt werden.
Ein Spektrum an neuen Recyclingverfahren
Von Anfang an schlug FiberEUse einen neuen Ansatz für die Recyclingindustrie vor – die Nutzung eines innovativen, nachfrageorientierten Konzepts.
Gegenwärtig werden Altprodukte recycelt, und danach versuchen andere Beteiligte zu verstehen, was mit den gewonnenen Materialien geschehen soll, wobei man die Produkte aktiv anbieten muss“, erklärt Colledani. Im Projekt FiberEUse wurde ein eher nachfrageorientierter Ansatz vorgeschlagen.
Er fügt hinzu: „Wir versuchen, diesen Prozess umzukehren, wobei die Spezifikationen und Anforderungen an das Recycling aus dem Szenario hervorgehen sollten, in dem das Produkt wiederverwendet wird. Das haben wir versucht, über FiberEUse zu formalisieren und zu demonstrieren.“
Das FiberEUse-Team konzipierte und erprobte drei neue Verfahren, die auf drei verschiedenen Ansätzen für die Behandlung von glas- und kohlenstoffverstärkten Verbundwerkstoffen beruhen.
Das erste war ein neues Verfahren zur mechanischen Zerkleinerung der Materialien. Bei diesem Verfahren entsteht ein Granulat, das mit neuem Harz und Fasern gemischt werden kann, um neue Produkte herzustellen. Das Team hat mit diesem Verfahren drei Demonstratoren produziert: die Skier von Head, Duschwannen von Novellini und eine breite Palette an Designprodukten in Zusammenarbeit mit designaustria. Das FiberEUse-Team gründete außerdem ein neues Start-up-Unternehmen mit dem Namen FiberEUse Tech, das auf dieser Innovation aufbaut.
Die zweite Lösung beruhte auf dem thermochemischen Recycling, bei dem Altprodukte bei Temperaturen zwischen 400 und 600 °C in einer kontrollierten Atmosphäre behandelt werden. Diese innovative Technologie kann die Fasern befreien, ohne das Harz zu beschädigen, was bedeutet, dass beide wiedergewonnen werden können, wodurch die hohen Umweltauswirkungen und finanziellen Kosten dieser Art von Behandlung ausgeglichen werden.
Die dritte Lösung nutzt das Konzept der Wiederaufbereitung, das die Demontage, Inspektion, Reparatur und Wiederverwendung von Teilen und Komponenten erleichtert. Zwei deutsche Automobilunternehmen, EDAG und Invent, haben neue modulare Autoteile konstruiert. Während FiberEUse entwarfen sie eine innovative Fahrzeugplattform und neue Sitze sowie einen neuen patentierten reversiblen Klebstoff, wodurch Teile des Fahrzeugs leicht repariert oder ausgetauscht werden können.
Das digitale Erbe fortsetzen
Eine der Herausforderungen des Projekts bestand darin, den Markt für neue Produkte aus recycelten Verbundwerkstoffen zu öffnen. Holonix, ein Partner von FiberEUse, hat eine Online-Plattform geschaffen, die Lieferanten von Abfallgemischen mit Endverbrauchenden von Recyclingmaterialien zusammenbringt, sowie ein digitales Instrument für die Gestaltung auf der Grundlage dieser Werkstoffe.
„Das war speziell auf die Designbranche ausgerichtet, aber auch auf die normale Bevölkerung“, sagt Colledani. „Diese kreativen Menschen könnten also von den Eigenschaften dieser Werkstoffen mehr angelockt werden.“
Die quelloffenen Online-Instrumente werden derzeit zusammen mit anderen digitalen Diensten im Rahmen von DigiPrime, einem neuen EU-finanzierten Projekt, weiterentwickelt.