Recycling Aus Schrott mach Neu – Neue Recyclingverfahren für Polyamide aus Altfahrzeugen

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Im Rahmen eines Pilotprojekts hat BASF ein chemisches Recyclingverfahren entwickelt, mit dem selbst stark beanspruchte und verschmutzte Kunststoffteile, in diesem Fall gebrauchte Ölwannen von ZF Group aus Altfahrzeugen – nach Ende des Lebenszyklus recycelt werden können. Herzstück des Prozesses ist die sogenannte Depolymerisation, bei der die langen Polyamidketten an den inhärent vorhandenen Sollbruchstellen gezielt in ihre wiederkehrende Struktureinheit, die Monomere, zerlegt werden.

Während Metalle aus stillgelegten Fahrzeugen bereits seit Jahrzehnten erfolgreich zurückgewonnen werden, enden rund 200 Kilogramm Kunststoff pro Fahrzeug bisher häufig in der Verbrennung. Mit den neuen Technologien von BASF soll sich dies ändern, insbesondere im Hinblick auf die bevorstehenden regulatorischen Anforderungen der EU-Altfahrzeugverordnung (End-of-Live Vehicle Regulation, ELVR).

Das chemische Recyclingverfahren ermöglicht, selbst stark beanspruchte und verschmutzte Kunststoffteile, in diesem Fall gebrauchte Ölwannen von ZF Group aus Altfahrzeugen – nach Ende des Lebenszyklus effizient und nachhaltig zu recyceln. Herzstück des Prozesses ist die sogenannte Depolymerisation, bei der die langen Polyamidketten an den inhärent vorhandenen Sollbruchstellen gezielt in ihre wiederkehrende Struktureinheit, die Monomere, zerlegt werden.

Im Folgeschritt wird das durch die Depolymerisation von PA6 gewonnene Monomer Caprolactam aufgereinigt. Dadurch können potenziell störende Verunreinigungen, die aus der Nutzungsgeschichte des Materials stammen, vollständig entfernt werden. Diese Verunreinigungen wären beim mechanischen Recycling im Material verblieben und hätten die Qualität des Rezyklats beeinträchtigt.

Anschließend erfolgt die erneute Polymerisation zu hochwertigem Polyamid. Dieses kann zu einem neuwertigen Polyamid-Compound weiterverarbeitet werden. Dieser erfüllt höchste Qualitätsstandards und eignet sich für anspruchsvolle Bauteile in der Automobilindustrie.

Praxistauglichkeit erwiesen

Das chemische Recyclingverfahren wurde mit dem Projektpartner ZF Group auf seine Praxistauglichkeit geprüft. Dabei wurde das recycelte Material zu einem komplexen, technisch anspruchsvollen Fahrwerksbauteil – dem sogenannten Stabilizer Link – für Mercedes-Benz weiterverarbeitet. Durchgeführte Prüfungen an Probekörpern sowie an den gefertigten Bauteilen selbst zeigen, dass die Depolymerisation Polyamid-Compounds ermöglicht, die ohne Kompromisse hinsichtlich Performance oder sonstiger chemischer und physikalischer Eigenschaften eingesetzt werden können. „Dieses Projekt verdeutlicht das Potenzial von recyceltem Kunststoff – auch für technisch anspruchsvolle Anwendungen – und unterstreicht die Innovationskraft von ZF im Aufbau nachhaltiger Materialkreisläufe.“, erläutert Dr. Michael Lohrmann, Director Materials Technology bei ZF die Relevanz für den Automobilzulieferer.

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Lösungsmittelbasiertes Polyamid-Recycling aus Autoschredderrückständen

Das zweite Pilotprojekt widmet sich dem Recycling von Schredderrückständen aus Altfahrzeugen (englisch: Automotive Shredder Residue, ASR) – ein komplexer Mix unterschiedlicher Materialien, der nach der Entfernung vorwiegend von Metallen und Glas zurückbleibt. Durch die enge Zusammenarbeit mit einem Recyclingunternehmen ist es nun gelungen, mithilfe neu verfügbarer Sortier- und Aufbereitungstechnologie Polyamide aus diesem Gemisch weitgehend sortenrein zu gewinnen.

Die auf diesem Weg erhaltene Polyamid-Fraktion wurde im Rahmen des Pilotprojekts als Ausgangsmaterial für ein neues lösungsmittelbasiertes Recyclingverfahren eingesetzt. Hierbei werden die Polymerketten nicht gespalten, sondern selektiv mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels in Lösung gebracht, anschließend aufgereinigt und letztlich wieder zu einsatzfähigen PA6-Compounds verarbeitet.

Die Validierung dieser Technologie erfolgte anhand einer bei Mercedes-Benz im Serieneinsatz befindlichen Kettengleitschiene. Die Bauteile wurden im Rahmen des Pilotprojektes vom Projektpartner, der Firma Pöppelmann unter seriennahen Bedingungen gefertigt und erfolgreich erprobt.

„Das Projekt zeigt eindrucksvoll: Lösungsmittelbasiertes Recycling ist eine praxisrelevante Alternative für Kunststoffe, die mechanisch schwer zu recyceln sind. Es leistet einen wichtigen Beitrag zur ganzheitlichen Kreislaufwirtschaft – vom Auto wieder zurück ins Auto.”, unterstreicht Steffen Meyer, Teamleiter Produktionstechnologie bei Pöppelmann.

Rezyklate

Aufsatzkonsolen aus Alt-Auto-Kunststoff erfüllen zukünftige ELV-Anforderungen

Lebenszyklusanalyse (LCA) bestätigt signifikante CO2-Einsparung

Begleitend zu den Pilotprojekten wurden von einem externen Partner Lebenszyklusanalysen (LCA) durchgeführt. Die Ergebnisse verdeutlichen die Vorteile der neuen Recyclingverfahren: Die lösungsmittelbasierte Technologie wie auch das Recycling mittels Depolymerisation weisen signifikante Einsparungen bei den CO₂-Emissionen auf sowohl im Vergleich zum Einsatz von fossilen Rohstoffen zur Herstellung vergleichbarer Polyamid-Compounds als auch im Vergleich zu herkömmlichen Kunststoffverwertungsmethoden (thermische Verwertung). Somit können beide Verfahren zukünftig einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und zur nachhaltigen Transformation der Kunststoffindustrie leisten.

Jana Krägenbring-Noor, Head of Sustainability & Environmental Protection bei Mercedes-Benz, erklärt: „Mercedes-Benz setzt im Rahmen der Ressourcenschonung und Zirkularität heute und zukünftig auch auf den Materialeinsatz aus sekundären Rohstoffen in seinen Fahrzeugen. Um die Verfügbarkeit solch begehrter Sekundärmaterialien kontinuierlich zu erhöhen, sind der Ausbau vorhandener und auch neuer Recyclingtechnologien elementar. Pilotprojekte entlang der Wertschöpfungskette sind dabei von zentraler Bedeutung, um die Bandbreite der eingesetzten Recyclingverfahren kontinuierlich zu erweitern und fundierte Erkenntnisse zu gewinnen. Diese technologische Vielfalt ist ein weiterer wichtiger Schritt, um unseren Beitrag zur Ressourcenschonung zu leisten.“

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