Neues Verfahren für Recycling von Carbonfasern

Kaum eine andere Technologie bietet branchenübergreifend eine so rasante Entwicklung und ein so enormes Potenzial wie die Ultraleicht-Technologie: Immer häufiger kommen dabei carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) als Material für die Produktion von Flugzeugen, Autos und Sportgeräten zum Einsatz. Bis zum Jahre 2020 wird laut Studie des Carbon Composites ein jährliches Wachstum von 17 Prozent im Bereich der Verbundwerkstoffe erwartet.

Ein CFK gehört zur Klasse der Verbundwerkstoffe und besteht aus Carbonfasern, die in eine Matrix aus Kunststoff eingebettet sind. Bislang ist die Rückgewinnung der Carbonfasern noch problematisch. Das derzeit vorherrschende Recycling-Verfahren – ein mehrstufiges Pyrolyseverfahren – sei sehr energieintensiv, heißt es seitens des Hohenstein Institute, ein Forschungs- und Dienstleistungszentrum im baden-württembergischen Landkreis Ludwigsburg. Außerdem ließen sich lediglich Carbon-Kurzfaserstapel zurückgewinnen. Hinzu komme, dass die bisher bekannten chemischen und mechanischen Recycling-Methoden sehr aufwändig seien.

Wissenschaftler der Hohenstein Instituten haben aber nun gezeigt, dass mit Hilfe der Biotechnologie ganz neue Möglichkeiten zur Wiederverwertung der wertvollen Carbonfasern entstehen können. Dazu setzen die Wissenschaftler mikrobiologische Systeme zum kontrollierten Abbau der Kunststoff-Matrix ein. Die Forscher nutzen dabei die Tatsache, dass bestimmte Mikroorganismen in der Lage sind, chemische Stoffe, wie zum Beispiel Polyetherharze, durch biochemische Prozesse zu „verstoffwechseln“.

Einen ersten Erfolg konnten sie bereits verbuchen: Durch die geschickte Auswahl geeigneter Mikroorganismen erreichten sie erstmals einen Abbau der Kunststoffmatrix von CFK, die meistens aus Epoxidharz besteht. Die Kunststoffmatrix kann somit mikrobiologisch abgebaut werden und als Stoffwechselprodukt in den Stoffkreislauf übergehen. Dabei könnten die Carbonfasern zugleich schonend freigelegt und für die Wiederverarbeitung in neuen Produkten zurückgewonnen werden.

Wie die Wissenschaftler erklären, zeichnet sich ab, dass künftig auch Qualitätsanforderungen an Recyclingfasern definiert werden müssen. Dadurch könnten Unternehmen die CFK-Materialien wertbeständig recyceln und gezielter auf die Anforderungen der weiterverarbeitenden Industrie reagieren. Nach ihren Angaben fallen derzeit in Europa rund 3.000 Tonnen CFK-Abfall an.