Vibes und Bizente: Recycling duroplastischer Verbundwerkstoffe

Mechanische Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und ein geringes Gewicht sind nur einige der Eigenschaften, die Faserverbundkunststoffe zu einem wichtigen Werkstoff für technische Teile gemacht haben. Allein in der Luftfahrtindustrie erreichen jedes Jahr 700 Flugzeuge mit Verbundstoffteilen das Ende ihrer Betriebsdauer. Über 60 % der Abfälle aus duroplastischen Verbundwerkstoffen werden aktuell verbrannt oder deponiert. Das ist werder nachhaltig noch im Sinne der angestrebten ressourcenschonenden Kreislaufwirtschaft. Höchste Zeit also umsetzbare Technologien für das Recycling von Verbundwerkstoffen zu entwickeln.

Das Aitiip koordiniert derzeit dazu zwei europäische Projekte: Vibes und Bizente. Vibes nutzt biobasierte Harze und eine chemische Debonding-Technologie. Auf diese Weise kann die Zersetzung der duroplastischen Verbundwerkstoffkomponenten durch kontrollierte externe Stimuli ausgelöst werden. Die endgültige Zersetzung des ursprünglichen Harzes in selektive Monomer-Polymere erfolgt mit Hilfe eines biobasierten organischen Lösungsmittels in einem Reaktor. Das Projekt Bizente konzentriert sich auf den biologischen Abbau der Materialien durch den Einsatz von Ligninase-Enzymen. Diese Enzyme werden durch einen Evolutionsansatz trainiert, um eine höhere Affinität zu den gewünschten funktionellen Gruppen zu entwickeln.

Ein Hauptziel beider Projekte ist die Rückgewinnung der hochwertigen Fasern ohne irreversible Schäden. Die Projektergebnisse lassen eine Rückgewinnung und Charakterisierung der Fasern sowie die Wiederverwendung der zersetzten Harze für neue chemische Zwecke auch in größerem Maßstab möglich erscheinen. Die in diesen Projekten entwickelten Technologien können die Menge an biobasierten oder nicht-biobasierten duroplastischen Kunststoffen, die derzeit verbrannt oder deponiert werden, um mindestens 40 Prozent verringern. Geeignet sind die neuen Verfahren für Epoxid-, Polyester- und Vinylesterharze mit verschiedenen Fasertypen wie Kohlenstoff-, biobasierten Kohlenstoff-, Glas- und Flachsfasern. Die Fasern können durch Filtration zurückgewonnen werden und die Monomere oder Oligomere der Harze lassen sich wiederverwenden.

Für einen effektiven Einsatz ist aber nicht  nur das Verfahren, sondern auch ein globales und sektorübergreifendes Abfallmanagement für das Sammeln, Sortieren und das Recycling duroplastischer Verbundwerkstoffe notwendig. Die Projektteilnehmer suchen auch hierfür nach Lösungen und arbeiten an einer sinnvollen Logistik für das Ende des Lebenszyklus und die Valorisierung der Komponenten.

Die Vision, die die Forschenden antreibt ist, dass durch die vorgeschlagenen Lösungen ein kontrollierter Strom von Verbundstoffabfällen möglich wird, der seinerseits eine neue Generation von High-Tech-Produkten wie Flugzeuge, Boote, Windräder, Autos, Züge ermöglich, die aus vollständig recycelten komplexen duroplastischen Verbundwerkstoffen hergestellt werden und den Traum von einem kunststofffreien Planeten wahr werden lassen.

Bild oben: (Quelle: Aitiip)

Quelle und weitere Infos: Pressemitteilung