Recycling Aus alten Autos entstehen Neue

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In dem von der BMW Group geleiteten Forschungsverbund „Car2Car“ hat ein Team der Technischen Universität Bergakademie Freiberg mögliche Recyclingprozesse für Werkstoffe aus einem typischen PKW genau untersucht. 

Heute produzierte PKWs bestehen aus Metallen (Stahl, Aluminium und ihre Legierungen), Kunststoffen und Glas. Autoglas ist zu großen Anteilen beschichtet, verklebt oder in elektronischen Komponenten unzugänglich verbaut und auch Kunststoffe kommen in komplexen Materialverbünden vor. Für das Recycling der verschiedenen Materialien birgt eben diese Vielfalt mehrere Herausforderungen.Wie neue Ansätze aus der Forschung die Wiederverwendung dieser Materialien aus und in neuen Autos möglich machen könnten, haben Professorin Sindy Fuhrmann vom Institut für Glas und Glastechnologie, Dr. Thilo Kreschel vom Institut für Eisen- und Stahltechnologie und Professor Urs Peuker vom Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik der Technischen Universität Bergakademie Freiberg im Projekt Car2Car erforscht.

Herausforderung: Reinheit der Werkstoffe

Doch was sind die größten Herausforderungen beim Recycling von Materialien aus einem alten Auto? Warum können sie nicht direkt in neuen Autos eingesetzt werden? „Wir bauen in Deutschland hochwertige Autos und nutzen dafür sehr hochwertige Werkstoffe, deren Anforderungsprofil genau vorgegeben ist. Beim Recycling muss es möglich werden, wieder genau diese hochwertigen Werkstoffe herzustellen. Die Herausforderung ist also die Reinheit der Werkstoffe – bei Metallen die Rückgewinnung der Legierungselemente, beispielweise des Kupfers im Stahl oder des Siliziums im Aluminium. Somit müssen wir nicht nur Stahl optimal vom Rest des geschredderten Autos abtrennen, sondern auch verschiedene Stahlsorten voneinander unterscheiden“, erklärt Urs Peuker. 
Noch nicht vollständig geklärt ist außerdem die Frage, ob es wirklich Vorteile bringt, einzelne Bauteile vor dem Schreddern aus dem Auto auszubauen und diese dann getrennt aufzubereiten. Dieser Ansatz wird in der neuen EU-Richtlinie, die Grundlage für die deutsche Altautoverordnung ist, befürwortet.
 

Wiederverwendung von Autoglas und Kunststoff bisher schwieriger

Während bei Stahl, Kupfer oder Aluminium durch eine gute Recyclingfähigkeit und optimale Sortierung im Forschungsprojekt schon 50 bis 80 Prozent für die Überführung in neue Automobilanwendungen aufbereitet werden konnten, hinkt die Wiederverwendung von Autoglas und Kunststoff noch hinterher. „Glas ist schwieriger sortenrein aus dem alten Auto zu gewinnen als Stahl, denn es ist häufig unterschiedlich gefärbt, zu großen Teilen beschichtet und mit anderen Materialien zusammen verbaut. Diese Mischungen eignen sich nach aktuellem Stand der Technik nicht für ein sogenanntes closed loop recycling, also dem Ausbau aus einem Auto für das Wiedereinschmelzen zu Scheiben für ein neues Auto“, beschreibt Sindy Fuhrmann die Problematik.
Für Kunststoffe sei die technologische Herausforderung nochmals größer, da diese während der Nutzungsphase des Autos durch Temperatureffekte oder Sonneneinstrahlung geschädigt werden. „Selbst wenn wir Kunststoffe sehr, sehr gut sortieren, heißt das noch nicht, dass ein daraus entworfener Recyclingwerkstoff so gut ist, wie ein neues Polymer“, erlärt Urs Peuker.
„Bei Stahl hingegen haben wir im Forschungsprojekt 80 Prozent der Masse aus dem Altfahrzeug zur industriellen Herstellung von Flachstahl für Automobilanwendungen wiederverwerten können“, wirft Thilo Kreschel ein.
 

Schwierigkeit: Glasscheiben aus Altautos 

Im Umkehrschluss bedeutet das, dass das Recycling des Glases selbst nicht problematisch ist. Schließlich kennen viele das funktionierende System vom Entsorgung und Recycling für Flaschen und Gläser. Bei Altglas beispielsweise funktioniert zum einen die Entsorgung und farbliche Trennung und zum anderen sind Glasscherben aus dem Flaschencontainer in der Regel nicht beschichtet und können gut eingeschmolzen werden. Im Endeffekt sind die Anforderungen aber an ein Flaschenglas niedriger als an ein Autoglas, welches ein sicherheitsrelevantes Bauteil ist. „Bei Autos müssen die Glasscheiben vor dem Schreddern des Altautos ausgebaut und von anderen Bestandteilen, zum Beispiel Gummis, Halterungen und Folien, abgetrennt werden – meist manuell. Das sogenannte Krümelglas, also die kleinen Scherben, kann dann aufgefangen und farblich getrennt, beziehungsweise sortiert werden. Nur so kann schließlich ein wiedereinschmelzbares Gut hergestellt werden“, betont Fuhrmann.
Im Forschungsprojekt Car2Car hat das Team um Fuhrmann die gewonnenen, unterschiedlichen Scherbenmischungen im Detail analysiert, Gläser erschmolzen und das Recyclingglas unter dem Mikroskop genau angeschaut. „So konnten wir ableiten, wie die Glasscheiben aus Altautos zu händeln sind, um daraus neue Scheiben für neue Autos herzustellen“, resümiert Fuhrmann.

Flachstahl aus Altfahrzeug-Schrott

Und wie kommen die gebrauchten Metalle wieder in ein neues Auto? „Das ist ein mehrstufiger Prozess. Am Ende der Lebensdauer von Autos sieht der Gesetzgeber aus Umweltschutz- und Sicherheitsgründen zunächst Pflichtdemontageumfänge vor, beispielsweise Betriebsflüssigkeiten, Batterien, Räder, Airbags. Die übrigbleibenden Restkarossen werden danach typischerweise in Schredderanlagen zerkleinert“, erklärt Thilo Kreschel. In mehrstufigen Sortierprozessen werden die einzelnen Werkstoffe anschließend getrennt, mit dem Ziel einer Wiederverwertung im Automobilbau. „Beim Stahl sieht es zum Beispiel so aus, dass ein Großteil des in einem Auto ursprünglich verbauten Stahls nach der Zerkleinerung durch eine Magnetabscheidung und weitere Sortierschritte von anderen Werkstoffen getrennt werden kann“, sagt Kreschel.
Im Projekt haben die Forschenden zwei weitere Sortierschritte untersucht: Die manuelle Abtrennung durch menschliche Mitarbeitende und die automatische Sortierung, bei der Sensoren die Aufgabe der Materialerkennung übernehmen. „Im Projekt konnten wir gegenüber der bisherigen Praxis mit unseren Partnern nachweisen, dass es möglich ist, Flachstahl für Autos unter der Verwendung von Schrott aus Altfahrzeugen herzustellen“, verrät Kreschel. In Abhängigkeit von den unterschiedlichen Prozessrouten in den Stahlwerken und der Stahlsorte konnten dabei Altfahrzeug-Schrottzugabemengen von 6 bis 50 Prozent der Gesamtschmelzmasse erreicht werden – jeweils ohne Beeinträchtigung der Stahleigenschaften. Aus dem gewalzten und anschließend verzinkten Material wurden im BMW-Werk Leipzig über 100.000 Serienteile hergestellt.
 

Weitere Forschungsanstrengungen bei der Vorbehandlung der Kunststoffe

Bei neuen Ansätzen für das Recycling von Kunststoffen stand die Anwendung sensorbasierter Sortierverfahren für reale Kunststoffmischungen im Fokus. Diese bestehen aus einer Vielzahl von unterschiedlichen, zum Teil immer noch miteinander verbundenen Materialen. „Es zeigte sich dabei, dass nur geringe Anteile der Kunststoffe so rein zurückgewonnen werden, dass ein Wiedereinsatz in Betracht gezogen werden kann. Insbesondere bei der Vorbehandlung der Kunststoffe werden weitere Forschungsanstrengungen notwendig werden, um in einer erweiterten Technologieumgebung das Ausbringen zu steigern“, erklärt Peuker.
Doch was hält die Automobilbranche davon ab, diese Erkenntnisse noch stärker umzusetzen? „Es ist nicht zwingend die Automobilbranche alleine, die benötigt wird, um die Materialien wieder ins Auto zu bringen. Am Recycling beteiligen sich Verwerter, Materialhersteller und Zulieferer. Der zentrale Schritt für den Wiedereinsatz ist die Materialreinheit und damit die Materialqualität. Technologietransfer und Investitionen in neue und verbesserte Sortiertechniken sind darum enorm wichtig, so dass geeignete sekundäre Rohstoffe überhaupt hergestellt werden können“, betont Peuker.
So werde eine recyclinggerechte Konstruktion und Werkstoffauswahl zukünftig nicht nur in der Automobilindustrie eine noch größere Rolle spielen müssen. „Nur so können höhere stoffliche Verwertungsquoten erreicht und gleichzeitig auch strategisch wichtige Materialien für eine erneute Nutzung gesichert werden“, sagt Kreschel.
Beim Recycling von Gläsern für die Automotive-Branche steckt die Umsetzung noch in den Kinderschuhen. „Wir sind aber jetzt schon sicher, dass das Potenzial für neue Recycling-Ketten groß ist: Die Branche könnte mit einem um 10 Prozent erhöhten Einsatz von Altglas rund 3 Prozent Energie und damit CO2 gegenüber der aktuellen Neuproduktion der Glasscheiben einsparen – und über das Glasrecycling einen erheblichen Schritt zum Erreichen der Klimaziele machen“, zeigt sich Fuhrmann zuversichtlich.