Extrabehandlung für Hightech-Schrott

24. Mai 2011, 18:42
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Verbundmaterialien aus Kohlenstofffasern sind beliebt bei Flugzeug- und Automobilherstellern - Nun wurde erstmals eine Methode entwickelt, um Bauteile entsorgen und wiederverwerten zu können

Ob Rumpf, Tragflächen, Triebwerkskomponenten oder Innenausstattungen: Bauteile aus kohlefaserverstärkten Kunststoffen (CFK) sind nahezu überall am und im Flugzeug zu finden. Dabei werden Kohlenstofffasern, meist in mehreren Lagen, in eine Kunststoffmatrix eingebettet - wodurch der Verbundwerkstoff genau die gewünschte Festigkeit erreicht.

Spezialist bei der Herstellung dieser Faserverbundkomponenten ist der oberösterreichische Luftfahrtlieferer FACC, der alle namhaften Flugzeughersteller von Airbus, Boeing bis zu Bombardier beliefert. Eben wurde bekannt, dass die Firma mit Sitz in Ried im Innkreis nach China expandieren wird - erst Ende 2009 wurde FAAC vom chinesischen Unternehmen Xi'an Aircraft Industry übernommen und im Zuge dessen mit frischem Kapital ausgestattet.

Parallel mit dem Geschäft wächst aber auch der Berg an Kunststoff-Abfällen kontinuierlich an. "Rund 350 Tonnen kohlefaserverstärkter Kunststoff-Verschnitt und -Reste durch die mechanische Bearbeitung fallen derzeit über alle Werke gesehen pro Jahr an", sagt FACC-Sprecherin Andrea Schachinger. Und dieser Hightech-Schrott verursacht hohe Kosten bei der Entsorgung. Denn selbst bei der sogenannten thermischen Verwertung, was nichts anderes als "verbrennen" heißt, macht das Material noch Probleme: Es erzeugt so hohe Temperaturen, dass in herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen nur kleine CFK-Chargen zugemixt werden können, da sonst die Öfen überlastet würden. Diese Extrabehandlung lassen sich die Entsorgungsunternehmen natürlich auch extra kosten.

Zerkleinern und verdampfen

Ein Unternehmen aus dem niedersächsischen Stade hat dieses Problem nun aus dem Weg geräumt: Seit Anfang Februar ist ein Recycling-Center für CFK-Verbundwerkstoffe in Wischhafen in Betrieb. Das heißt, dass die Abfälle erstmals wiederverwertet werden können. Die Großanlage soll bis zu 1000 Tonnen CFK recyceln können und ist damit die europaweit erste ihrer Art. Die Entwicklung der Anlage dauerte rund drei Jahre. In einem ersten Schritt werden größere CFK-Bauteile und -Abfälle aus der Produktion zerkleinert und unter Sauerstoffausschluss auf Temperaturen zwischen 500 und 900 Grad Celsius erhitzt. "Bei diesem Vorgang, der Pyrolyse genannt wird, verdampft der Kunststoff Epoxydharz aus den Gewebestücken, in welchen die Kohlenstofffasern eingebettet sind", sagt Tim Rademacker, Geschäftsführer der Betreiberfirma CFK Valley Stade Recycling.

Der Harzdampf wird abgeführt und für weitere Prozessschritte wieder verwendet. Da auf den Fasern, die aus dem Pyrolyseschritt hervorgehen, noch Pyrolyse-Koks haftet, folgen weitere Prozessschritte, in denen der holzkohleartige Überzug kontrolliert entfernt wird.

Wie das in Wischhafen genau funktioniert, sei Betriebsgeheimnis, sagt Rademacker: Letztendlich gehe es um die geschickte Variation von Temperatur und Atmosphärendruck in den unterschiedlichen Pyrolyseschritten. Eine wesentliche Rolle spiele auch die richtige Zerkleinerung der CFK-Abfälle. "Heraus kommen Kohlenstofffasern, die zu mehr als 90 Prozent die Materialeigenschaften von Neufasern erreichen", sagt Rademacker.

Zwar sind die Fasern zu kurz, um daraus große Strukturbauteile wie Seitenleitwerke oder Rotoren herzustellen, dafür eignen sie sich aber ideal, um Kunststoffe zu verstärken. "Diese Werkstoffe nehmen dann zu großen Teilen die Festigkeit und Robustheit der Kohlenstofffasern an, sind aber deutlich günstiger", sagt Rademacker. So könnten aus der Recycling-Kohlenstofffaser auch Bauteile fabriziert werden, für die Neufasern bisher zu teuer waren: Innenverkleidungen von Flugzeugen und Automobilen, abriebfeste Zahnräder oder bruchsichere Chemikalientanks.

"Für uns reduzieren sich die Entsorgungskosten", sagt FACC-Sprecherin Schachinger. Wie viel des Werkstoffs an die CFK Valley Stade Recycling geliefert wird, sei allerdings geheim. Rademacker spricht nur von "einem erheblichen Stoffstrom". Auch für die Automobilindustrie hat das Recycling von Verbundwerkstoffen großes Potenzial, wie Dirk Breuer, Sprecher von Toyota Deutschland, sagt: "Nicht jetzt sofort, aber grundsätzlich ist der Einsatz von CFK in der Lexus-Liga durchaus vorstellbar."

Rademacker bestätigt das Interesse der Automobilbauer. "Mehrere Hersteller haben bereits Probebauteile auf ihre Recyclingfähigkeit hin testen lassen." CFK-Vorreiter der Branche ist BMW. 2013 bereits soll das Megacity Vehicle, ein Elektrofahrzeug auf den Markt kommen, das zu großen Teilen aus CFK besteht - das dann auch recyclebar wäre. (Denis Dilba, DER STANDARD, Print-Ausgabe, 25. Mai 2011)

  • Auch Innenverkleidungen von Passagierkabinen können künftig wiederverwertet 
werden.
    foto: facc

    Auch Innenverkleidungen von Passagierkabinen können künftig wiederverwertet werden.

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