Reinigung und Veredelung

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Mit einem neuen Verfahren gewinnen Fraunhofer-Forscher hochreines Carbon Black und alle Mineralien aus Altreifen zurück. Eine industrielle Anlage ist bereits im Bau. Künftige Kapazität: 30.000 Jahrestonnen Carbon Black.

Neuwertiges Carbon Black aus Altreifen


Altreifen sind ein riesiges Rohstofflager für Carbon Black: In jedem Pkw-Reifen stecken etwa 3 Kilogramm des Industrierußes. Weltweit liegen etwa 4 Milliarden Altreifen auf Halde, jährlich kommen etwa 1,8 Milliarden Reifen dazu. Allein in einem Jahr kommen also rund 5,4 Millionen Tonnen Carbon Black zusammen. Nur bleibt das bei der bisherigen Reifen-Pyrolyse entstehende Recovered Carbon Black größtenteils ungenutzt. Der Hemmschuh: Es enthält etwa 20 Prozent mineralische Asche.

Hier setzt das Fraunhofer-Institut für Bauphysik IBP an. Mit einem neuen Verfahren entmineralisieren die Forscher das Gemisch. Das Ergebnis: „Das so behandelte Recovered Carbon Black ist nahezu frei von mineralischen Reststoffen, es lässt sich beispielsweise zu 100 Prozent für die Seitenteile von Reifen einsetzen“, sagt Severin Seifert, Gruppenleiter am Fraunhofer IBP. „Es kann die ursprünglichen Industriematerialien somit vollständig ersetzen.“

Zum Vergleich: Ohne die Entmineralisierung lassen sich laut Fraunhofer-Forscher gerade einmal 10 Prozent des recycelten Carbon Blacks zum Primärmaterial zumischen. Bei dem neuen Verfahren lassen sich den Angaben zufolge auch alle einzelnen Mineralstoffe zurückgewinnen. Diese setzen sich aus den Additiven zusammen, die bei der Reifenherstellung genutzt werden, also im Wesentlichen silikatische Verbindungen und Zinkkomponenten. Diese Mineralstoffe könnten einzeln zurückgewonnen werden.

Nasschemischer Prozess trennt Mineralien selektiv ab

Für die Entmineralisierung wählen die Forscher einen nasschemischen Prozess. „Vereinfacht gesagt: Wir geben das Carbon-Black-Asche-Gemisch zusammen mit verschiedenen Additiven in einen Reaktor, vermischen es mit Fluid und fahren eine definierte Druck- und Temperaturkurve. Dabei werden die einzelnen Stoffe selektiv aus dem Gemisch herausgelöst“, erläutert Projektleiter Christian Kaiser. Einen Teil der Additive können die Forscher demnach zur erneuten Nutzung im Prozess zurückgewinnen.

Das so aufgereinigte Carbon Black eigne sich zum einen für den Einsatz in Reifen und anderen Gummiprodukten. Zum anderen könne es auch als Farbmittel für Kunststoffanwendungen genutzt werden. Die aus der mineralischen Asche zurückgewonnenen Silikate könnten etwa in der Baustoffindustrie oder für Farben eingesetzt werden. Die zurückgewonnenen Zinksalze sollen sich für unterschiedlichste Anwendungen eignen.

Eine Pilotanlage für das neue Verfahren gibt es bereits. Die Forscher beziffern das Reaktorvolumen auf 200 Liter. Die Anlage werde auch noch die kommenden zwei Jahre zwecks weiterer Forschung weiterbetrieben. Denn das Fraunhofer IBP will das Recovered Carbon Black auch für weitere industrielle Anwendungen nutzbar machen.

Output von 30.000 Jahrestonnen Carbon Black in Planung

Inzwischen laufen auch die Arbeiten, um den Prozess in den industriellen Maßstab zu heben. Diesen Part hat die Münchner Firma RCB Nanotechnologies, die das neue Verfahren bei IBP in Auftrag gegeben hat, als exklusiver Lizenznehmer übernommen. Die Produktionshalle steht bereits. Das Reaktorvolumen für einen Produktionsstrang soll anfangs jeweils bei 4.000 Litern liegen.

Ein Produktionsstrang könne pro Stunde 400 Kilogramm recyceltes Carbon Black von der Asche befreien, heißt es seitens des IBP. Aufs Jahr hochgerechnet wären das 2.500 Tonnen pro Jahr. Im Endausbau soll die Anlage laut aktueller Planungen einen Output von jährlich knapp 30.000 Tonnen Carbon Black erreichen.

Längerfristig wollen die Fraunhofer-Forscher den Prozess zudem von einem Batch-Prozess in einen kontinuierlichen Prozess überführen. An potenziellen Abnehmern scheint es auch nicht zu mangeln. „Unsere Partner bekommen mittlerweile mehr Musteranfragen, als wir bedienen können“, sagt Projektleiter Kaiser.

RCB-Nanotechnologies-Team mit EX-Pyrolyx-Managern bestückt

Gründer und CEO des Fraunhofer-Industriepartners, RCB Nanotechnologies, ist Niels Raeder. In der Branche der Altreifenrecycler ist es kein Unbekannter, er hat vor rund zehn Jahren die Firma Pyrolyx gegründet. Das Unternehmen, das Recovered Carbon Black herstellt, ist aber mittlerweile insolvent. Den Insolvenzantrag hat die Aktiengesellschaft mit Sitz in München Ende Januar beim dortigen Amtsgericht gestellt.

Pyrolyx hatte davor schon länger mit Problemen zu kämpfen. Im März 2020 gab der Recycler bekannt, dass die Produktion an den beiden Standorten in Stegelitz (Sachsen-Anhalt) und Terre Haute (USA) vorübergehend stillgelegt werde. Die Maßnahme sei eine Reaktion auf die Ausbreitung des Coronavirus in den Vereinigten Staaten und Europa. Möglicherweise müsse die Produktion teilweise ganz geschlossen bleiben, hieß es aber schon damals.

Nur sechs Monate nach dieser Ankündigung wurde RCB Nanotechnologies gegründet. Ins neue Unternehmen sind mit Raeder drei weitere ehemalige Pyrolyx-Manager gewechselt: Geschäftsführer Jan Diercks, Chief Technology Officer Fikret Dülger sowie Hanadi Dzabic, die als Projektmanagerin für den Aufbau der Produktionsgesellschaft in Sarajevo verantwortlich ist und auch die Tochterfirma in Bosnien und Herzegowina leitet.

RCB Nanotechnologies ist im Projekt mit Fraunhofer IBP nicht nur für den Bau der Industrieanlage für die Entmineralisierung von Carbon Black zuständig. Das Unternehmen führt eigenen Angaben zufolge auch das Basisverfahren der Altreifenpyrolyse aus, bei dem das Carbon-Black-Asche-Gemisch entsteht. Dabei dürfte es sich im Wesentlichen um den von Pyrolyx entwickelten Prozess handeln. Bei dem Pyrolyx-Verfahren werden unter Sauerstoffausschluss organische Verbindungen im vulkanisierten Gummigranulat bei Temperaturen zwischen 350 und 700 Grad Celsius gelöst.

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