Bestimmung der Legierungszusammensetzung
Konventionelle Analyseverfahren haben Schwierigkeiten, die Legierungszusammensetzung von metallischen Hochleistungswerkstoffen zu bestimmen. Denn sie durchdringen die Beschichtungen aus Lacken und Metallen nicht. Ein neues Verfahren hingegen kann die chemische Zusammensetzung ermitteln.
Verfahren analysiert beschichtete Metallschrotte
Auf der Woche der Umwelt in Berlin präsentierten die Firmen Clean-Lasersysteme (cleanLASER) und PROASSORT erstmalig eine laserbasierte Anlage zur Echtzeitanalyse für das Schrottrecycling. Die Maschine erkenne, um welche Art und Güte von Metallwertstoffen es sich handelt, erklärt cleanLaser. So werde eine sortenreine Trennung und Wiederverwertung der wertvollen Metalle ermöglicht, auch wenn Lacke oder metallische Beschichtungsstoffe auf dem Sekundärmetall liegen.
Gerade moderne metallische Hochleistungswerkstoffe zeichneten sich durch exakt aufeinander abgestimmte Legierungsanteile aus, erläutert cleanLaser. Um den Anteil an Recyclingmaterial bei diesen Werkstoffen steigern zu können, sei es daher erforderlich, die Legierungszusammensetzung des eingesetzten Schrotts genau zu bestimmen. Mit konventionellen Analyseverfahren jedoch sei es nicht möglich, die Beschichtungen aus Lacken oder Metallen zu durchdringen.
30 Schrottstücke pro Sekunde
Abhilfe verspricht die Kombination zweier Verfahren aus der Lasertechnologie: Die Laserspektroskopie und die Laserablation. Mit Hilfe der Laserablation reinigt ein Hochleistungslaser eine kleine Fläche auf der Oberfläche eines Schrottstückes in ein bis zwei hundertstel Sekunden mehrere Male nacheinander. Dadurch werden die Beschichtungen entfernt.
Im zweiten Teilprozess wird mit demselben Laser auf der gereinigten Fläche eine laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS) durchgeführt. Aus den dabei erzeugten Spektren wird mittels Spektralanalyse die chemische Zusammensetzung des untersuchten Schrottstückes ermittelt. Mit diesen Daten kann das Einsatzmaterial nach dem tatsächlichen Legierungsbedarf einer Zielschmelze sortiert werden. Das Sortieren erfolgt durch Luftimpulstechnik – mit bis zu 30 Schrottstücken pro Sekunde.
Wie cleanLaser erklärt, wurde das COLA (Collaboration Of LIBS and Laser Ablation) genannte Verfahren bereits im Labormaßstab erfolgreich getestet. Mit Hilfe der Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt wurde der Prototyp realisiert und anschließend unter betriebsnahen Bedingungen weiterentwickelt. Eine COLA-Anlage sortiere jährlich etwa 10.000 Tonnen Stahlschrott und spare damit etwa 27.000 MWh Primärenergie ein. Insgesamt könnten dadurch rund 200 Tonnen importierte Legierungsmetalle im Wert von knapp einer Million Euro ersetzt werden.
Laut cleanLaser kann das Verfahren in vielfältigen Anwendungen eingesetzt werden – von der Automobil- und Luftfahrtindustrie bis hin zur Müllverbrennungsanlage. Mit 100 Sortieranlagen lassen sich in einem Jahr bereits rund 1,1 Mio. Tonnen CO2 einsparen, betont das Unternehmen. Das entspricht etwa dem jährlichen CO2-Ausstoß der Stadt Ulm.
