Mikrowellentechnik macht Recycling schonend möglich
Verbundwerkstoff mit Carbon vor der Behandlung mit der Mikrowellentechnik (Bild: Fraunhofer ICT)
Nach der Pyrolyse zeigt sich die Vereinzelung der Kohlenstofflagen (Bild: Fraunhofer ICT)
Carbonfasern effizient zurückgewinnen
Wie können wertvolle Carbonfasern aus Verbundwerkstoffen effektiv zurückgewonnen werden? Eine Antwort darauf haben Forscher des Fraunhofer ICT gefunden: Ein neu entwickeltes Verfahren nutzt Mikrowellen zur thermischen Pyrolyse der Matrix. Damit ist eine effektive Trennung der Fasern aus der Matrix möglich.
Da Mikrowellen Materialien unabhängig der Wärmeleitung volumetrisch erwärmen, dauert die Pyrolyse auch sehr dicker Bauteile nur wenige Minuten. Die kurze Durchführungszeit verhindert eine Schädigung der Kohlenstofffasern. Dadurch bleiben diese in ihrer textilen Struktur als Fasern, Gelege oder Textil erhalten und können vereinzelt werden. Die nebenstehenden Abbildungen zeigen ein Kohlenstofffaser verstärktes Verbundwerkstoffbauteil (Platte) vor und nach der Pyrolyse. Deutlich erkennbar ist die Vereinzelung der Kohlenstofffaserlagen. Da Mikrowellen nur das Bauteil und nicht die Umgebung erwärmen, treten minimale Wärmeverluste auf, wodurch das Verfahren sehr energieeffizient ist.
Aufgrund ihrer guten Leichtbau- und Festigkeitseigenschaften werden Kohlenstofffaser verstärkte Verbundwerkstoffe vermehrt in Anwendungen eingesetzt, die zunehmend auch in großen Stückzahlen hergestellt werden, wie BMW mit dem i3 aufzeigt. Jedoch existieren bislang nur erste Ansätze zum Recycling von Produktionsabfällen oder End-of-Life Bauteilen. Die neue Methode mittels Mikrowellen-Pyrolyse des Matrixpolymers könnte daher Schule machen.
Das Fraunhofer ICT forscht intensiv auf dem Gebiet der thermischen Prozesstechnik mit Mikrowellen. Der Schwerpunkt der Arbeiten ist die Anpassung der Mikrowellenanlage auf die zu erwärmenden Produkte, um so die systemimmanenten Limitationen der Mikrowellen zu überwinden. Dadurch gelingt es, Produkte kontrollierbar und reproduzierbar zu heizen und die Vorteile der Mikrowellenerwärmung, d.h. volumetrisch, berührungslos und wärmeleitungsunabhängig im vollen Umfang zu nutzen.
