Koordinator
Kai Schlögel (RWTH Aachen / Teer)
Laufzeit
01.05.2020 - 31.10.2023
Projektpartner
RWTH Aachen - Lehr- und Forschungsgebiet Technologie der Energierohstoffe (TEER)
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Projektbeirat
Aurubis AG
Carbon-Werke Weißgerber GmbH & Co. KG
C-CON CPP
Cotesa GmbH
CTG Chemisch-Technische Gesellschaft mbH
DK Recycling und Roheisen GmbH
DRT Deutsche Rohstofftechnik GmbH
ELG Carbon Fibre Ltd.
FerroDuo GmbH
Georgsmarienhütte GmbH
Hufschmied Zerspanungssysteme GmbH
Max Aicher Umwelt GmbH
Neowa GmbH
SGL Carbon GmbH
Teijin Carbon Europe GmbH
Thoenes Dichtungstechnik GmbH
Bundesverband Sekundärrohstoffe und Entsorgung
FEhS – Institut für Bautoff-Forschung e. V.
Verband der Bayerischen Entsorgungsunternehmen
Berufsgenossenschaft Holz und Metall
Stofflich-energetische Verwertung von carbonfaserhaltigen Abfällen in der Pyrometallurgie
Der Einsatz carbonfaserverstärkter Kunststoffe (CFK) hat in den letzten Jahren stetig zugenommen, womit auch ein Anstieg carbonfaserhaltiger Abfälle einhergeht. Durch eine Behandlung von CFK-Abfällen mittels Pyrolyse können Carbonfasern (CF) freigelegt und recycelt werden. Aus verschiedenen Gründen ist der Einsatz von Rezyklatfasern jedoch aktuell auf wenige sortenreine Faserreste beschränkt. Darüber hinaus werden, z.B. durch die prozessbedingte Verkürzung von einzelnen Fasern, immer auch CF-haltige Reststoffe entstehen, die technisch sowie ökonomisch nicht rezyklierbar sind.
Für die Verwertung dieser Reststoffe kommen thermische Verfahren grundsätzlich in Frage. Aktuelle Untersuchungen zeigen jedoch, dass die Prozessbedingungen (Temperatur, Atmosphäre, Verweilzeit) in Siedlungs- und Sonderabfallverbrennungsanlagen für eine vollständige und sichere Umsetzung der Fasern nicht geeignet sind. Geeignete Bedingungen für einen vollständigen Umsatz von CF liegen hingegen in pyrometallurgischen Prozessen (z.B. der Stahlproduktion) vor.
Ziel des Projekts ist eine umfassende Technologiebewertung von pyrometallurgischen Verfahren hinsichtlich ihrer Eignung für die Verwertung CF-haltiger Reststoffe. Hierbei spielen für die praktische Umsetzung nicht nur die prinzipielle Umsetzbarkeit im thermischen Prozess, sondern hinsichtlich Ökologie und Arbeitssicherheit auch das Handling und die etwaige Emission von lungengängigen WHO-Fasern eine wesentliche Rolle. Durch Etablierung eines Verwertungspfads für CF-haltige Reststoffe in der Pyrometallurgie profitieren potentielle Stakeholder. CF-Hersteller und -Verarbeiter können auch nach einer möglichen Recyclingoption einen gesicherten Entsorgungsweg nachweisen. In der Pyrometallurgie können sich durch Substitution von Primärkohlenstoff durch Reststoffe relevante Einsparpotentiale ergeben. Da für den Einsatz der Abfälle in den Prozessen eine Vorkonditionierung notwendig sein wird, eröffnen sich neue Märkte für aufbereitende Unternehmen.
Abbildung: Abfälle bei der Herstellung und Nutzung von CFK
Die Autoren des jährlichen Marktberichts des Carbon Composites e. V. schätzen eine Bedarfsmenge von etwa 52.500 t CFK im Jahr 2018 für Westeuropa ab. Aus der konservativen Annahme, dass etwa 10 Ma.-% dieser Masse wiederum als Abfall anfallen, ergibt sich eine jährliche Menge an Produktionsabfällen von rund 10.000 t. Zusätzlich ist davon auszugehen, dass sich dieser Anteil in den kommenden Jahren erhöhen und damit die Menge des End-of-Life-Abfalls zunehmen wird.
Der Aufwand für eine Faserrückgewinnung im Rahmen eines Recyclings ist von der Qualität des Abfalls abhängig. Aktuell stellt sich die Situation so dar, dass trockene separat anfallende Carbonfaser Abfälle direkt weiterverarbeitet werden können. Für bereits mit Kunststoff verarbeitete Abfälle gibt es aktuell zwei Pyrolyseanlagen in Europa mit einer Kapazität von etwa 2.000 t/a, die auf Grund fehlender Absatzmärkte nur zum Teil ausgelastet sind. Es besteht daher aktuell ein Bedarf an Behandlungskapazitäten.
08.02.2023
CU
Weiterbildung
Webseminar Wednesday: How AI based solutions can enhance production efficiencies, improve sustainability and reduce waste
09.02.2023
CU
CU Bau
CU Ost
CU-Projektwerkstatt "Herausforderung SMC im Wertstoffkreislauf"
14.02.2023
CU
CU Nord
Deutsch-Chinesischer Aviation-Workshop
15.02.2023
CU
Weiterbildung
Webseminar Wednesday: Offensichtliche „Geheimnisse“ von Dämmstoffen – Vorteile für Bauelemente mit Carbon Bewehrung
17.02.2023
CU
Projekt GreenOffshoreTech: Antragstellerwerkstatt 2
20.02.2023
CU
CU West
Jour Fix CU West: „Rosenmontagsausgabe: Composites-Slam“
22.02.2023
CU
Weiterbildung
Webseminar Wednesday: Exposition und Wirkung von Carbonfaser- und CFK-Stäuben
28.02.2023
CU
CU Nord
CU Ost
CU Innovation Day "Effiziente und Nachhaltige Produktion großer Composite-Strukturen – Postcuring Prozesse"
01.03.2023
Ceramic Composites
CU
Sitzung des Doktoranten-AK des Ceramic Composites
02.03.2023
CU
CU West
Mitgliederversammlung von CU West
02.03.2023
Ceramic Composites
CU
CU West
CU Innovation Day "CMC and CFRP in energy conversion & storage"
03.03.2023
Ceramic Composites
CU
Sitzung des AK "Verstärkung keramischer Werkstoffe"
06.03.2023
CU
CU Nord
CU Ost
CU West
CU-Reihe "Verbundwerkstoff trifft Anwenderbranche": Einladung zu "Verbundwerkstoff trifft Wasserstofftechnik"
07.03.2023
-
10.03.2023
CU
CU Ost
Additive Fertigung - Evolution einer modernen Technologie
08.03.2023
CU Switzerland
EPFL Engineering Industry Day 2023
08.03.2023
CU
CU Nord
CU Ost
Sitzung der AG "Leichtbau für Wasserstoffsysteme" - Pitch Event
20.03.2023
-
21.03.2023
Ceramic Composites
CU
CU Austria
CU Bau
CU BW
CU Leichtbau-Forschung
CU Nord
CU Ost
CU Switzerland
CU West
MAI Carbon
5. Fachtagung COMPOSITE RECYCLING & LCA
20.03.2023
Ceramic Composites
CU
CU West
16. Jour Fix: „Chancen für Verbundwerkstoffe in der Verteidigungstechnik“
23.03.2023
CU
Weiterbildung
Online-Weiterbildung: Faserverbundwerkstoffe in der Praxis - Werkstoffe, Konstruktion und Verarbeitung
24.03.2023
CU
MAI Carbon
Talente finden & binden: Fachkräftegewinnung und gezielte Weiterbildung im Bildungs- und Personalnetzwerk SIAT
24.03.2023
CU
CU Ost
12. Ordentliche Mitgliederversammlung CU Ost
24.03.2023
-
25.03.2023
CU
CU Ost
Meet the Robots - Robotertage in Dresden
27.03.2023
-
31.03.2023
CU
Geschäftsanbahnung Polen – Nachhaltigkeitslösungen und Leichtbau für die gesamte Fahrzeugindustrie
30.03.2023
CU
Weiterbildung
Online-Weiterbildung: Faserverbundwerkstoffe in der Praxis – Grundlagen der Mechanik und Modellierung
18.04.2023
CU
MAI Carbon
Sitzung der AG "CFK im Maschinenbau"
19.04.2023
CU
MAI Carbon
Fachkräfte finden & binden: Impulse eines innovativen Recruitings - eine Kooperationsveranstaltung mit A3
25.04.2023
-
27.04.2023
CU
JEC World 2023 in Paris
04.05.2023
CU
CU Ost
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CU Innovation Day "Automated Fiber Placement"
11.05.2023
CU
Weiterbildung
Weiterbildung: Grundlagen Thermoplastische Faser-Kunststoff-Verbunde
16.05.2023
CU
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Projekt-Konferenz "Leichtbau made in Berlin"
26.05.2023
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MAI Carbon
Talente finden & binden: Fachkräftegewinnung und gezielte Weiterbildung im Bildungs- und Personalnetzwerk SIAT
13.06.2023
-
14.06.2023
Ceramic Composites
CU
CU Austria
CU Bau
CU BW
CU Leichtbau-Forschung
CU Nord
CU Ost
CU Switzerland
CU West
MAI Carbon
LightCon 2023
22.06.2023
CU
Weiterbildung
Weiterbildung: Basiswissen der Faserverbundfertigung - qualitätsgerechte Fertigung, Schadensvermeidung, Arbeitsschutz
22.06.2023
-
23.06.2023
CU
CU Ost
26. Internationales Dresdner Leichtbausymposium
23.08.2023
CU
CU Bau
CU Ost
Sommergrillen von CU Ost und CU Bau
10.10.2023
CU
Weiterbildung
Weiterbildung: Grundlagen Thermoplastische Faser-Kunststoff-Verbunde
11.10.2023
CU
Weiterbildung
Weiterbildung: Thermoanalyse
12.10.2023
CU
Weiterbildung
Weiterbildung: Mechanische Prüfung
13.10.2023
Ceramic Composites
CU
Sitzung des AK "Verstärkung keramischer Werkstoffe"
19.10.2023
CU
Weiterbildung
Weiterbildung: Basiswissen der Faserverbundfertigung - qualitätsgerechte Fertigung, Schadensvermeidung, Arbeitsschutz
16.11.2023
CU
5. Ordentliche Mitgliederversammlung des Composites United e. V.
22.11.2023
CU
Weiterbildung
Weiterbildung: Infiltrationstechnik - Theorie und Praxis
30.11.2023
CU
Weiterbildung
Online-Weiterbildung: Faserverbundwerkstoffe in der Praxis - Werkstoffe, Konstruktion und Verarbeitung
07.12.2023
CU
Weiterbildung
Online-Weiterbildung: Faserverbundwerkstoffe in der Praxis – Grundlagen der Mechanik und Modellierung
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Composites United e.V. ist ein Verbund von Unternehmen und Forschungseinrichtungen, der die gesamte Wertschöpfungskette für faserbasierten multimaterialen Leichtbau in Deutschland, Österreich und der Schweiz abdeckt. Dazu kommen internationale Vertretungen in Japan, Süd-Korea, China und Indien.