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Verfahrenstechnik 9/2022

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Verfahrenstechnik 9/2022

UMWELTTECHNIK

UMWELTTECHNIK KREISLAUFWIRTSCHAFT METALLE RECYCELN – MIT LASERBASIERTER SENSORTECHNIK Ein neuer Sensor macht das Recycling metallischer Rohstoffe um ein Vielfaches effizienter als es bislang möglich war. Und ein EU-Projekt soll die Rohstoffversorgung langfristig sicherstellen. Der Produktionsstandort Deutschland und damit auch unser gesellschaftlicher Wohlstand hängen in hohem Maß von der Verfügbarkeit metallischer Rohstoffe wie Chrom, Nickel, Kupfer oder Kobalt ab. Aufgrund der weltweit steigenden Nachfrage sind diese allerdings ein zunehmend knappes Gut. Eine entscheidende Rolle kommt deshalb dem Materialrecycling zu. Aufgrund des Mangels an Bodenschätzen handelt es sich dabei um die wichtigste Bezugsquelle für metallische Rohstoffe in Deutschland und Europa. Vorteil des Materialrecyclings: Gebrauchte, nicht mehr verwendbare Metallschrotte wie Rohre, Bleche, Werkzeuge, Altkabel, Elek-tro- und Elektronikschrott sowie alte Teile aus Haushalt oder Abbruch können sortenrein nahezu ohne Qualitätsverlust eingeschmolzen und wiederverwendet werden. Das Verfahren trägt sich aufgrund des hohen Werts der Materialien im Idealfall von allein – und produziert deutlich weniger CO 2 als der Primärprozess: die teure, weil technisch aufwändige Förderung von Bodenschätzen unter teils höchst kritischen Rahmenbedingungen sowie deren Transport an Bestimmungsorte rund um den Globus entfallen. Die Crux: Sowohl der Preis und die Verfügbarkeit von Metallschrotten als auch deren Recyclingquote sind von zahlreichen Faktoren abhängig, die sich gegenseitig bedingen. Dazu gehören schwankende Preise am Primärmarkt, der Lebenszyklus von Produkten und deren Sammelquote, Verluste im Prozess, die technische Recyclingfähigkeit sowie die Wertigkeit der jeweiligen Legierung. Entsprechend volatil sind die globalen Märkte. Steigt der Preis für Primärmetalle, sinkt die Verfügbarkeit von Schrotten und anders herum. Das birgt für Unternehmen hohe Risiken. MEHR ERTRAG DURCH LASEREINSATZ Vor diesem Hintergrund hat das Fraunhofer ILT gemeinsam mit der Cronimet Ferroleg GmbH aus Karlsruhe ein neuartiges laserbasiertes Sortierverfahren entwickelt. Die Sensortechnik macht das Erkennen und Sortieren von Legierungen in Metallschrotten wesentlich schneller und genauer. 2020 wurde die Pilotanlage am Cronimet-Ferroleg-Standort in Karlsruhe in Betrieb genommen – und hat sich bewährt. Sie ist unter anderem auf die Verarbeitung von Schnellarbeitsstählen, kurz HSS für High Speed Steels, ausgelegt. „HSS-Stähle enthalten wertvolle Legierungselemente wie Kobalt und sind in jedem Baumarkt zu finden. Zum Beispiel in Bohrern oder Fräsköpfen“, sagt Dr. Cord Fricke-Begemann, der am Fraunhofer ILT den Bereich Materialanalytik verantwortet und, unterstützt von Doktorand Fredrik Schreckenberg, das Projekt Plus leitete. Autorin: Petra Nolis M.A., Gruppenleiterin Kommunikation, Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen

01 Mit einem laserbasierten Sortierverfahren lassen sich wertvolle Legierungen aus Metallschrott zurückgewinnen 02 Die Pilotanlage für das laserbasierte Recycling eignet sich zum Beispiel für die Verarbeitung von Schnellarbeitsstählen Übliche Verfahren sind auf die mühsame manuelle Messung weniger Legierungen beschränkt. Mit der Laser-Emissionsspektroskopie (Libs) hingegen nutzt das Fraunhofer ILT eine Technologie, die selbst in kleinen Schrottteilen mehr als 20 Sonderlegierungen identifizieren kann – automatisch, schnell und berührungslos. „In kürzerer Zeit können wir so mehr Schrotte verarbeiten und eine höhere Sortenreinheit erzielen“, sagt Fricke-Begemann. „Damit bauen wir eine wichtige Brücke zwischen Forschung und Industrie.“ 01 ZUKUNFTSTECHNOLOGIE FÜR EUROPA Im Rahmen des 2020 gestarteten EU-Projekts „Retrofitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes“ (Revamp) bringt das Fraunhofer ILT seine Expertise im Bereich der Materialanalytik nun auch auf europäischer Ebene ein. „Ziel ist es, die im Rahmen des Projekts gesammelten Erkenntnisse auf eine universelle Basis zu stellen, unabhängig von den jeweiligen Legierungen“, sagt Fricke-Begemann. „Wir wollen einen Sensor bauen, den man in bestehende Industrieanlagen einbauen kann, um den Recycling-Prozess grundsätzlich effizienter zu machen.“ Welche Zusammensetzung und Eigenschaften haben die zu recycelnden Legierungen? Wie viel Blei enthält das angelieferte Material? Wann wird ein Stoff schmelzflüssig und wie viel Energie muss zugeführt werden? Diese Fragen stehen bei Revamp im Fokus und sollen künftig genauer beantwortet werden. Bei Gelingen wäre das ein bedeutsamer Beitrag, um Europa unabhängiger von den globalen Rohstoffmärkten zu machen – und die Ressourceneffizienz von Unternehmen maßgeblich zu verbessern. Bilder: Cronimet Ferroleg, juliannedev – stock.adobe.com www.ilt.fraunhofer.de www.cronimet.de 02