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Durch bessere Sortierverfahren

Einsatz von Altholz könnte auf 50 Prozent steigen

Spektroskopische Methoden können auch beim Sortieren von Altholz gute Dienste leisten. Das haben Wissenschaftler des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung getestet. Der Einsatz von Altholz könnte dadurch deutlich gesteigert werden.

Wenn ein hölzernes Möbelstück ausgedient hat, endet es heute – im besten Fall – geschreddert in einer neuen Spanplatte, oder das Altholz wird zur Energiegewinnung verbrannt. Je nachdem, in welche der vier Altholzklassen es gehört. Um das Holz künftig möglichst hochwertig einsetzen zu können, haben Forscher des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung Wilhelm-Klauditz-Institute (WKI) in Braunschweig untersucht, wie sich spektroskopische Methoden für die Materialerkennung und -sortierung eignen.

Bisher wird Holz zunächst händisch von groben Verunreinigungen wie Keramik- und Kunststoffteilen befreit. Klassische Sortiertechnik wie Magnetabscheidung, Sieben und Windsichtung entfernt dann in verschiedenen Zerkleinerungsstufen Eisenmetalle, Glas, Stein und Leichtfraktionen. „Wir wollen aber die holzhaltigen Teile ebenfalls sortieren“, sagt Peter Meinlschmidt vom Fraunhofer WKI. Denn gebrauchtes Holz ist selten reines Holz. Oft ist es lackiert, mit Holzschutzmitteln behandelt oder – wie in Spanplatten oder Wood Plastic Composites (WPC) – zusammen mit Kunststoffen verarbeitet. Um es stofflich wiederverwerten zu können, muss klar sein, welches Material vorliegt, denn nicht alle Altholzklassen sind hierfür zugelassen.

In die Altholzklasse A1 gehören die naturbelassenen, nur mechanisch behandelten Hölzer. A2 umfasst verleimte, beschichtete, lackierte oder anderweitig behandelte Hölzer, wobei weder halogen-organische Verbindungen noch Holzschutzmittel verwendet wurden. In Klasse A3 sind halogen-organische Verbindungen wie PVC, DDT, PCP und PCB  erlaubt, Holzschutzmittel jedoch nicht. A4 umfasst alle anders behandelten Hölzer, insbesondere solche, für die Holzschutzmittel eingesetzt wurden. Darunter fallen zum Beispiel Eisenbahnschwellen oder Fensterrahmen.

Für den Einsatz in Spanplatten eignet sich ohne weiteres nur A1-Holz. A2-Holz könne ebenfalls ohne spezielle Sichtung genutzt werden, aber das sei mit bloßem Auge kaum von A3 zu unterscheiden, sagt Meinlschmidt. Deshalb setzt der Physiker auf spektroskopische Methoden, wie sie auch schon beim Identifizieren und Sortieren verschiedener Kunststoffe wertvolle Dienste leisten.

Drei verschiedene Sortierverfahren

Drei Verfahren wurden am Braunschweiger Fraunhofer-Institut auf ihre Tauglichkeit für das Altholz-Recycling getestet. Für die Nah-Infrarot-Spektroskopie (NIR) nutzten die Forscher ein Gerät mit Hyperspektralkamera. Die Flächenkamera detektiert mit 320 Pixeln pro Zeile von jedem Punkt auf dem durchlaufenden Band das optische Spektrum. Das generiert eine riesige Datenmenge, aus der mit einer Software und aufwendigen statistischen Methoden gezielt Informationen über bestimmte chemische Elemente in den einzelnen auf dem Band liegenden Stücken ermittelt werden können.

„Diese Methode eignet sich insbesondere, um organische Substanzen wie Kunststoffe, insbesondere PVC, oder auch organische Holzschutzmittel zu erkennen“, sagt Meinlschmidt. Ein in Zukunft wachsender Bereich werden Wood Plastic Composites sein, wie sie zum Beispiel als Terrassendielen verbaut werden. Hier ist es von Vorteil, die verschiedenen Kunststoffverbindungen zu unterscheiden, in die die Holzfasern eingebettet sind, etwa WPC-PP, WPC-PE oder WPC-PVC. Nach zwei Sortierdurchgängen konnten die Fraunhofer Forscher aus einem WPC-PP-, -PE- und Holz-Gemisch mit 26 prozentigem WPC-PP-Anteil das WPC-PP mit einer Reinheit von 97 Prozent abtrennen. „NIR-Verfahren sind in anderen Bereichen der Recyclingpraxis bereits weit verbreitet und gut erprobt. Deshalb ist es verwunderlich, warum das beim Altholz nicht auch längst im Einsatz ist“, bemerkt der Physiker.

Für das Aufspüren organischer Holzschutzmittel testeten er und seine Kollegen FAIMS – die High-Field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry, eine Spezialform der Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie. Sie beruht auf der massenspektrometrischen Analyse von Ionen, geladenen Teilchen, die durch leichtes Erwärmen aus dem Material ausgegast werden. „Die Methode ist sehr sensibel und wird bereits auf Flughäfen zur Detektion von Sprengstoff und Drogen eingesetzt“, sagt Meinlschmidt. „Dennoch ist sie noch am weitesten von einem Routineeinsatz im Recycling entfernt.“ Die Braunschweiger Forscher konnten damit überzeugend und schnell organische Verbindungen wie PCP, DDT oder Lindan aufspüren, die in der Anwendung nicht mehr zugelassen sind. Auch Bahnschwellen lassen sich damit gut aussortieren.

Röntgenfluoreszenzanalyse für anorganische Holzschutzmittel

Wenn es darum geht, anorganische Holzschutzmittel zu erkennen, erweist sich die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) als geeignetes Hilfsmittel. In einer Versuchsreihe mit einer Sortieranlage der Firma Steinert, die RFA mit Druckluftaustrag kombiniert, konnte gezeigt werden, dass sich mit Chrom-Kupfer-Arsenat (CCA) behandelte Hölzer zuverlässig aussortieren lassen.

Obwohl CCA behandeltes Holz in Deutschland nie produziert wurde, können Althölzer aus dem Ausland, beispielsweise aus Frankreich, doch hier auf dem Altholzmarkt landen. In den USA wird dieses Holz auch heute noch in großen Mengen im Baubereich eingesetzt. Für den deutschen Markt bedeutender ist es, mit Kupfer- oder Borsalz imprägnierte Hölzer wie auch Bleiweiß, Chromgelb oder Titandioxid-Farben gestrichene Oberflächen zu erkennen und auszusortieren. Auch hierfür die RFA eine gute Methode.

„Insgesamt zeigen unsere Untersuchungen, dass sich der Einsatz von Altholz in Deutschland von derzeit 33 Prozent auf mehr als 50 Prozent steigern ließe, wenn man sich dieser Verfahren bedienen würde“, resümiert Peter Meinlschmidt. Zwar wären damit zunächst Investitionskosten von einhundert- bis zweihunderttausend Euro verbunden. Doch für die Recyclingbranche könnte sich das lohnen, ist Meinlschmidt überzeugt.

Denn schon jetzt kann der wachsende Bedarf an Altholz kaum befriedigt werden. Das zeigen Szenarien von Udo Mantau, Professor für Holzwirtschaft an der Uni Hamburg. Er erwartet, dass der Bedarf das Angebot zwischen 2016 und 2025 überschreitet. „Bei A1-Holz haben wir kaum noch Mobilitätslücken“, betont Meinlschmidt. „Aber die Trennung von A2- und A3-Holz birgt noch Potenzial. Und bei sortenreiner Trennung können auch Anwendungen außerhalb der Spanplattenindustrie umgesetzt werden.“ Welche Möglichkeiten es gibt, alte Möbel nicht zu shreddern, sondern in Form von Brettern und Platten wiederzuverwerten, untersuchen die Fraunhofer-Forscher aktuell im Rahmen eines Europäischen „Wood Wisdom“ Projekts mit dem Namen CaReWood (Cascading Recovered Wood)“.

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