Werkstoffrecycling und Nachhaltigkeit

Die Schließung hochwertiger Stoffkreisläufe ist das Ziel der Arbeitsgruppe „Werkstoffrecycling und Nachhaltigkeit“ des IWWT. Dabei stehen heute nicht oder schlecht verwertbare Werkstoffe im Fokus der Arbeiten, wie z. B. Verbundwerkstoffe, verschmutzte Kunststoffe oder auch die angemessene Rückgewinnung hochwertiger Legierungselemente in Stählen.
Von der Identifikation wirtschaftlich aussichtsreicher Ansätze über die Entwicklung von Konzepten zur Kreislaufführung bis hin zu praktischen Untersuchungen wie der Aufbereitung, der Identifikation von Metallen (tragbares XRF-Gerät) oder Kunststoffen (ATR-FTIR-Einrichtung) sowie der Bestimmung entsprechender Werkstoffkennwerte werden alle relevanten Schritte zur Kreislaufschließung abgedeckt. Insbesondere im Bereich der Kunststoffverarbeitung stehen Einrichtungen zur Verarbeitung und Prüfung von Kleinmengen (ab ca. 100 g) zur Verfügung.

Ansprechpartner
Prof. Dr.-Ing. Jörg Woidasky
joerg.woidasky(at)hs-pforzheim(dot)de


Projektübersicht

ARWEEEN

(Investition für die Abtrennung und Rückgewinnung wirtschaftsstrategischer Wertstoffe aus Elektro-Altgeräten durch ein Elektrodynamisches Ein-Schritt-Recyclingverfahren - BMBF, Forschung an Fachhochschulen, FHinvest)

 

MaReK (INEC)

(Markerbasiertes Sortier- und Recyclingsystem für Kunststoffverpackungen -BMBF, FONA)

Laborausstattung

Selfrag-Anlage (Selektive Fragmentierung)

Seit 2014 ist eine Anlage zur elektrodynamischen Fragmentierung (Firma Selfrag AG) von Feststoffproben an der Hochschule Pforzheim im Einsatz. Die elektrodynamische Fragmentierung ist ein alternatives Trennverfahren, welches mittels ultrakurzen Hochspannungspulsen (<500 ns, 90-200 kV) Materialproben in ihre sortenreinen Bestandteile zerlegen kann. Für eine selektive Auftrennung macht sich das Selfrag-Verfahren die Frequenzabhängigkeit der Durchschlagsspannung von Feststoffproben und Wasser zu Nutze. Wenn der Spannungsanstieg in genügend kurzer Zeit erreicht wird (<500 ns), so erfolgt die Entladung dabei an den Phasengrenzen sortenreiner Bestandteile, sodass durch die Spaltvorgänge eine Trennung der Fraktionen erreich wird.

Doppelschnecken-Extruder 

(Re-) Granulate oder Kunststoffanteile aus Zerkleinerungs- oder Demontageversuchen können mit Hilfe des Doppelschnecken-Extruders (Thermo Electron (Karlsruhe) GmbH, VT 6025, www.thermofisher.com) verarbeitet werden. Dabei wird ein Barrel mit Durchmesser 11 mm und Länge 440 mm auf bis zu 350 °C geheizt. Bei einem Schneckendrehmoment von bis zu 6 Nm pro Schnecke (2 parallele Schnecken) kann das aufgegebene Kunststoffgranulat auf maximal 100 bar Düsenaustrittsdruck komprimiert werden. Der Durchmesser des eingebauten Düseneinsatzes beträgt 1,5 mm. Der Durchsatz liegt im Bereich 20-2500 g/h und ist abhängig von Schneckendrehzahl, Materialdichte und Düseneinsatz. Durch die Ergänzung mit Wasserbad, Granulator sowie einer Dosiereinheit für das zu verarbeitende Material werden umfangreiche Verarbeitungsversuche mit kleinen und kleinsten Mengen möglich.

Analyse von Metallen und –legierungen

Werkstücken, Bauteilen und Recyclingchargen können mithilfe eines mobilen Röntgenfluoreszenzgerätes (RFA) zerstörungsfrei geprüft und analysiert werden. Hierfür steht ein RF-Spektrumanalysator NITON XL2 von Thermo Scientific Portable Analytical Instruments Inc. zur Verfügung. Neben dem mobilen Betrieb kann auch in einer definierten Probenkammer gearbeitet werden. Ein qualitativer Nachweis von Mg (12) bis U (92) ist möglich.

 

Analyse von Kunststoffen, Füll- und Hilfsstoffen

Zur Identifikation von Kunststoffen sowie deren Füllmaterialien steht ein Fourier-Transformations-Infrarotspektrometer ALPHA der Firma Bruker zur Verfügung. Gepaart mit einer leistungsstarken Software zur Analyse der Stoff und- bestandteile können hier verschiedenste Kunstoffmischungen zerstörungsfrei analysiert werden. Messungen können im Spektralbereich von 375 bis 7.500cm-1 durchgeführt werden. 

Weiteres Equipment zur Verarbeitung und Analyse

  • Siebmaschine (Retsch)
  • Analysenwaage
  • Schneidmühle (Retsch)
  • Ultrazentrifugalmühle (Retsch)
  • Veraschungsofen (Carbolite)
  • Trockenofen (Memmert)
  • Vakuum-Trockenofen (Thermo)
  • Spritzgussmaschine für kleine Mengen (HEK)
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