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Recycling von Karbonfasern:Kreative Ideen für Recyclingprodukte fehlen

In haushohen Öfen werden hier seit 2011 unter anderem Fahrradrahmen, Autodächer und Landeklappen aus Karbon zerkleinert und auf bis zu 1100 Grad Celsius erhitzt. Der Kunststoff zersetzt sich dabei in Gase, die Fasern bleiben zurück. "Die Pyrolysegase verbrennen wir und können so einen Großteil des Wärmebedarfs für den Prozess decken", sagt Geschäftsführer Tim Rademacker.

Um Materialnachschub sorgt sich der Unternehmer nicht. Schon heute könne er mit Reststoffen aus ganz Europa drei Anlagen betreiben. Aber es fehle an kreativen Ideen aus der Industrie für die Anwendung der Recyclingprodukte. "Zurzeit wollen die Unternehmen einfach nur ihren CFK-Abfall loswerden", klagt Rademacker.

Das junge Unternehmen produziert deshalb selber erste Produkte, darunter Vliese, die aus recycelten, bis zu zehn Zentimeter langen Kohlenstofffasern bestehen. "Daraus lassen sich zum Beispiel Kofferraumklappen, Kotflügel und Innenverkleidungen von Flugzeugen herstellen." Für diese Anwendungen gebe es schon Kooperationspartner, etwa einen französischen Zulieferer der Automobilindustrie und einen großen Luftfahrtkonzern.

Forscher suchen nach alternativen Methoden

In Kunststoff gebettet sollen die Vliese genauso fest sein wie neuwertiges Karbonmaterial. Dennoch gibt es Unterschiede. Während bei der Erstproduktion eine Endloskohlenstofffaser wie ein Weidezaun rechtwinklig verwoben wird, liegen die kürzeren Fasern im Recyclingvlies wirr in alle Richtungen verstreut. "Das verändert die statischen Eigenschaften", räumt Rademacker ein. Ingenieure müssten bei der Planung neuer Produkte umdenken.

"Die Pyrolyse ist zurzeit das einzige Verfahren, das im industriellen Maßstab funktioniert", sagt Anita Gottlieb vom bifa Umweltinstitut, die ein vom Bund gefördertes Projekt zum CFK-Recycling koordiniert. In seinem Rahmen werden auch Alternativmethoden geprüft. Das Ziel ist, möglichst lange und unbeschädigte Fasern wiederzugewinnen, auch wenn sie danach nicht wieder aufgewickelt werden.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik etwa setzen auf die sogenannte elektrodynamische Fragmentierung. Dabei wird Karbon unter Wasser mit künstlich erzeugter Hochspannung traktiert, die sich wie ein Blitz an der Grenzfläche zwischen Faser und Kunststoff entlädt und deren Verbindung sprengt. "Allerdings bleibt hier ein Kunststoff-Wasser-Gemisch übrig, das entsorgt oder wiederaufbereitet werden muss", sagt Gottlieb.

200 Grad heißes Wasser oder chemische Lösemittel

Ebenfalls noch zu teuer ist die Solvolyse, ein Verfahren, an dem Siemens arbeitet. Dabei wird der Kunststoff in 200 Grad heißes Wasser getaucht und unter Druck gesetzt. Die Fasern behielten dabei ihre Länge und Form, berichten die Forscher. Andere Wissenschaftler lösen den Kunststoff mit exotischen Lösemitteln auf, etwa mit Alkoholen oder mit speziellen Salzen, die bei Raumtemperatur flüssig sind. Das hat den Vorteil, dass nicht nur die Fasern, sondern auch die Kunststoffmoleküle intakt und somit im Stoffkreislauf bleiben.

Es wird wohl noch eine Weile dauern, bis die CFK-Wiederverwertungskette geschlossen wird und der Leichtbauwerkstoff auch in dieser Disziplin punkten kann. Für seine Karriere wäre Wiederverwendbarkeit wichtig. Im Vergleich mit Stahl oder Aluminium, heißt es aus dem VDI, ergeben sich erst dann ökologische Vorteile, wenn der Verbundstoff vollständig recycelt werden kann.