Forschung fĂŒr mehr Recycling in der deutschen Industrie

Mehr Recycling ist nicht nur bei Kunststoffen, sondern auch bei vielen anderen Produkten und Materialien erforderlich, um die weltweite Übernutzung von Ressourcen zu bremsen. Das gilt fĂŒr Metalle in ElektrogerĂ€ten oder Industrieanlagen ebenso wie fĂŒr Sand oder Kies in Baustoffen. Forschungsinstitute der Zuse-Gemeinschaft arbeiten fĂŒr SchlĂŒsselbranchen erfolgreich am sparsameren Umgang mit wertvollen Rohstoffen.

WĂ€hrend fĂŒr Verpackungen gesetzliche Vorgaben zur Steigerung des Recyc­linganteils gelten, lebt das Interesse an mehr Recycling in anderen Branchen von wirtschaftlichen Anreizen. Das gilt z.B. fĂŒr den begehrten Rohstoff Bauxit als Erz, der eine wichtige Basis fĂŒr feuerfeste Werkstoffe ist. Die auch als Feuerbetone bekannten Produkte braucht man in Stahlwerken, Gießereien oder Kraftwerken mit ihren sehr hohen Temperatu­ren. Der Zugang zu den asiatischen Rohstoffquellen dĂŒrfte kĂŒnftig nicht leichter werden.

Das erhöht die AttraktivitĂ€t des Recyclings in Deutschland. Feuerfeste Produkte sind aber sehr empfindlich auf die Auswahl der Rohstoffe und die fĂŒrs Recyceln vorgesehenen, eigentlich wertvollen Teile hĂ€ufig leicht verunreinigt, so durch Eindringen von Gasen oder FlĂŒssigkeiten. „Daher untersuchen wir, welche Auswirkungen bestimmte Verunreinigungen auf die Eigenschaften feuerfester Produkte haben und wie sich Rezepturen zielgerichtet auf den Einsatz von Recyclat-Rohstoffen hin optimieren lassen“, erlĂ€utert Christian Dannert von der Forschungsgemeinschaft Feuerfest (FGF) , Mitglied der Zuse-Gemeinschaft.

Feuerbetone werden Ă€hnlich wie Baubetone in Formen gegossen. Die FGF hat daher bereits erfolgreich Methoden entwickelt, mit denen man messen kann wie sich Verunreinigungen auf die Verarbeitung von Feuerbetonen auswirken. Ein wichtiges Kriterium fĂŒr die Forschenden: Das Bestimmen elektrischer Ladungen auf PartikeloberflĂ€chen in Feuerbetonen. Denn je stĂ€rker sich die Partikel abstoßen, desto besser lassen sich die Feuerbetone verarbeiten, die ihren Weg. in Formen finden mĂŒssen.

„Mit den von uns entwickelten Methoden tragen wir dazu bei, dass in einer Gießerei eine feuerfeste Zustellung optimal eingebaut werden kann“, erlĂ€utert FGF-Forschungsleiter Dannert. Das Potenzial zum Einsatz von recycliertem Bauxit in Feuerbetonen liegt alleine in Deutschland bei mehreren 10.000 Tonnen im Jahr.

Mit Röntgen Metall und Keramik leuchten lassen

Benötigt werden Feuerbetone auch in Industrieanlagen fĂŒrs Recycling, z.B. von Metallen. WĂ€hrend sich Eisen durch Magnete relativ gut von anderen Stoffen trennen lĂ€sst, ist dies z.B. bei Kupfer und Aluminium schwieriger. Das gilt erst recht, wenn die Stoffe farblich nicht unterscheidbar aus einer MĂŒllverbren­nungsanlage kommen. FĂŒr ihre feine, saubere Trennung nutzt man am Institut fĂŒr Angewandte Photonik (IAP) in Berlin-Adlershof die Röntgenfluoreszenz­analyse (RFA). DafĂŒr bestrahlten die Forscher u.a. Elektroschrott-Teilchen mit Röntgenstrahlung.

Die so angeregten Metalle geben Fluoreszenzstrahlung ab, deren Energie fĂŒr jedes Atom charakteristisch ist. Damit ist eine Unterschei­dung der Metalle wie z.B. von Mangan, Kupfer, Nickel, Chrom oder Zink möglich. „WĂ€hrend herkömmliche Anlagen fĂŒr die Metallsortierung hĂ€ufig nur eine Spurbreite bis etwa 2 cm anwenden, konnten wir diese auf 5 bis 10 mm reduzieren“, erlĂ€utert IAP-Projektingenieur Dr. Marius Scheiner. Damit können kleinere Partikel noch zuverlĂ€ssig sortiert werden. Das von den Berliner Forschern eingesetzte Verfahren lĂ€sst sich auch zur Erkennung von Glaskera­mikanteilen im Altglas anwenden, um solche fĂŒrs Glasrecycling gefĂ€hrlichen Fremdstoffe loszuwerden. Denn Keramik schmilzt bei viel höheren Tempera­turen als Glas, wĂŒrde im Glas zu Klumpen fĂŒhren und ist daher auszumerzen, wie es die IAP-Methode mit Röntgenfluoreszenz erlaubt.

Das Verfahren harrt noch einer kommerziellen Umsetzung. Mit weiter steigenden Preisen an den Metall- und RecyclingmĂ€rkten könnte das IAP-Verfahren kĂŒnftig wieder verstĂ€rkt in den Fokus von Anwendern rĂŒcken.

Leichtbeton aus dem Drehrohrofen

Angesichts sich verknappender Rohstoffe ist mehr Recycling auch in der Baubranche gefragt. Expertise hat man daher am Institut fĂŒr Angewandte Bauforschung (IAB) in Weimar aufgebaut, wo der kĂŒrzlich gegrĂŒndete Fachbe­reich Baustoffrecycling u.a. einen neuen Drehrohrofen als HerzstĂŒck der Recycling-Forschung betreut. Konkret forscht der Fachbereich daran, zu Pulver zerkleinerte BauabfĂ€lle, welche die ganze Palette der Wandabbruchmaterialien wie z.B. Altbeton, Ziegel und Kalksandsteine umfassen, so zu modifizieren, dass aus den Gemischen leichte Gesteinskörnungen hergestellt werden können. So arbeiten die IAB-Forschenden unter anderem daran, modernen Leichtbeton aus Recyclingmaterialein herzustellen. „Zum zerkleinerten und aufbereiteten Bauschutt wird ein BlĂ€hmittel gegeben, danach werden die durch Granulieren gewonnenen Körner, die Granalien, hergestellt, welche im Drehrohrofen auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden. Die Granalien haben die Konsistenz eines Teigs, zu dem wir, ĂŒbertragen gesprochen, ein Backmittel hinzugeben, das fĂŒr die richtigen Eigenschaften sorgt“, erlĂ€utert der Leiter des IAB-Fachbereichs Baustoffrecycling, Steffen Liebezeit. Vorteile besitzen die im Ofen neu geschaffenen Granulate fĂŒr Leichtbeton u.a. durch die erreichten LufteinschlĂŒsse und eine einhergehende geringe Dichte. „Mit der Forschung zur Herstellung neuer Leichtbetone arbeiten wir daran, aus Recyclingmateria­lien neue Produkte mit Materialeigenschaften zu erschaffen, die mit Produkten aus natĂŒrlichen Rohstoffen vergleichbar sind“, bilanziert Liebezeit.

Der PrĂ€sident der Zuse-Gemeinschaft, Dr. Ralf-Uwe Bauer, erklĂ€rt: „Die von Instituten unseres Verbundes entwickelten Recycling-Lösungen sorgen fĂŒr mehr Nachhaltigkeit in den WirtschaftskreislĂ€ufen. Diese Lösungen stehen exemplarisch fĂŒr Potenzial und Beitrag der gemeinnĂŒtzigen Forschungsin­stitute der Zuse-Gemeinschaft fĂŒr mehr Innovationen in der Industrie.“

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© Deutsche Industrieforschungsgemeinschaft Konrad Zuse e.V.



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