CFK-Recycling

Bereits heute bestehen Flugzeuge zu über 50 Prozent aus carbonfaserverstärkten Kunststoffen. Und auch Autobauer verwenden das Material gern. Nur wie CFK am Ende recycelt werden kann, ist vielfach unklar. Forscher warten nun mit einem neuen Recyclingverfahren auf.

Wie aus alten Kohlenstofffasern neue Werkstoffe werden


Am Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie in Pfinztal wurde ein neues Recyclingverfahren für carbonfaserverstärkte Kunststoffe entwickelt. Gleichzeitig demonstrieren die Wissenschaftler, wie recyceltes CFK künftig verwendet werden kann – nämlich als Rohstoff für Batterien und Brennstoffzellen. Wie die Forscher schreiben, könnte die Technologie helfen, aus China importiertes Graphit zu ersetzen.

Bei dem Verfahren handelt es sich um eine pyrolytische Zersetzung, also einen Glühprozess, der ohne Sauerstoff bei Temperaturen von bis zu 900 Grad Celsius stattfindet. Mittels Mikrowellenstrahlen wird dabei die Kunststoffmatrix, welche die Carbonfasern umhüllt, geschmolzen. Der Vorteil der Mikrowellenstrahlung ist den Forschern zufolge die Energieeffizienz. Denn nur das Bauteil selbst müsse erhitzt werden und nicht der ganze Ofen.

Die freigelegten Fasern betten die Forscher anschließend in thermoplastischen Kunststoff ein, der ähnliche Eigenschaften wie Graphit besitzt. Zu guter Letzt werden daraus so genannte Bipolarplatten gefertigt, also Elektroden für Batterien und Brennstoffzellen.

Bislang existiert nur ein Prototyp

Bislang existiert das Verfahren nur in Konzeptform, doch die Forscher sind zuversichtlich, dass das Verfahren weiterentwickelt werden kann. „Unser Prototyp hat alle Tests zur Leitfähigkeit, Dichte und Korrosionsbeständigkeit einwandfrei bestanden“, sagt Elisa Seiler, Wissenschaftlerin am Fraunhofer ICT.

Somit sei das Verfahren für elektrische Antriebe interessant, die mittlerweile auch in der Luftfahrtbranche ein Thema seien. Denn Carbonfasern seien elektrisch leitfähig und eignen sich als Ersatz für natürliches Graphit, das derzeit teuer aus China importieren werden muss. „Hersteller können hier direkt werterhaltendes Recycling betreiben, indem sie Werkstoffe von einer Anwendung in die nächste überführen“, so Seiler.

Ein weiterer Anwendungsbereich könnten additive Fertigungsverfahren wie der 3-D-Druck sein. Auch auf diesem Weg könnte das Material zurück zu den Flugzeugbauern kommen. Denn mit recyceltem CFK lassen sich Produktionsprozesse effizienter und günstiger gestalten. Auch für Fahrzeugbauer ist das von Interesse.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher ihre Bipolarplatten genauer analysieren. Bis zum Frühsommer stehen Tests im Batteriezellverbund an. Des Weiteren sind Untersuchungen zur Ökobilanz geplant. „Dann wollen wir die Technologie so tunen, dass wir Bipolarplatten in Serie aus recycelten CFK herstellen können, zum Beispiel zusammen mit einem Partner aus der Luftfahrtbranche“, betont Seiler.

 

© 320°/bs | 10.04.2018

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