Überblicksstudie über verfügbare und umweltfreundliche Techniken Rotorblätter von Windenergieanlagen bestehen aus Faserverbundstoffen, die bislang sehr unterschiedlich entsorgt wurden. Das Umweltbundesamt (UBA) hat nun ein umfangreiches Kompendium über die nachhaltige Nutzung und die Abfallbehandlung von Rotorblättern vorgelegt. Mit dem Ende der Lebensdauer von vielen Windenergieanlagen in den nächsten beiden Jahrzehnten werden auch viele Faserverbundwerkstoffe anfallen, für deren Verwertung es noch keine eindeutigen Vorgaben gibt. In diesem Jahrzehnt ist mit einem Abfallaufkommen von jährlich bis zu 20.000 Tonnen Rotorblattmaterial zu rechnen, für die 2030er-Jahre werden bis zu 50.000 Tonnen pro Jahr vorhergesagt. Die Rotorblattstudie des UBA zeigt nun, wie diese Mengen am besten demontiert und recycelt werden können. Während für das Recycling der meisten Bestandteile von Windenergieanlagen ausreichende Kapazitäten und klare Verfahren zur Verfügung stehen, ist dies bei Rotorblattabfällen bislang noch nicht der Fall. Die Verwertung dieser sehr großen und hochfesten Anlagenteile wurde bislang nur von einzelnen Entsorgungsfachbetrieben vorgenommen, welche aber keine Daten zur Wiederverwertung bzw. Recyclingfähigkeit lieferten. Die Verwertung war damit technisch und wirtschaftlich kaum einzuschätzen oder zu bewerten. Dirk Messner, Präsident des Umweltbundesamtes: „Unsere Studie zeigt: Wir müssen Klimaschutz von Anfang an mit zirkulärem Wirtschaften verbinden. Wie für Rotorblätter gilt dies ebenso für Lithium-Ionen-Batterien, Solaranlagen oder andere Klimatechnik. Abfall zu vermeiden sollte bei jeder technischen Klimaschutzinnovation das Ziel sein. Zusätzlich müssen Recyclingkonzepte für die Produkte entwickelt werden.“ Im Auftrag des Umweltbundesamtes wurden nun die verfügbaren Demontagetechniken untersucht, anhand umweltrelevanter Kriterien beurteilt und Anforderungen an den Arbeits- und Umweltschutz formuliert. Werden die Rotorblätter beispielsweise vor dem Recycling direkt am Standort der Windenergieanlage zerkleinert, kann carbon- oder glasfaserhaltiger Staub freigesetzt werden. Hier müssen entsprechend Verfahren festgelegt werden, damit dieser Staub nicht in die Umwelt gelangt oder die Gesundheit der Arbeitenden beeinträchtigt. Für die folgende Rotorblattaufbereitung in einem Recyclingbetrieb werden verbindliche qualitätssichernde Standards vorgeschlagen. Besonderes Augenmerk der Studie liegt auf Zerkleinerungstechnologien und Methoden der Fraktionierung. Für die Trennung sämtlicher Komponenten wurde ein mehrstufiges Ablaufschema entwickelt, das für alle Rotorblattvarianten verwendet werden kann. Die verschiedenen möglichen Verwertungsverfahren für die unterschiedlichen Bestandteile eines Rotorblatts werden detailliert beschrieben, um so allen Verwertern Zugang zu den sichersten und umweltfreundlichsten Verfahren zu geben. Dabei zeigt sich: Bei der Verwertung von Carbonfasern haben sich Pyrolyse und Rückgewinnung etabliert. Die Verwertung von glasfaserverstärkten Kunststoffen verläuft bisher hingegen noch nicht optimal. Die Verwertung im Zementwerk ist eine Möglichkeit. Neue Forschungen legen jedoch nahe, den Einsatz in der hochwertigeren Glasverhüttung zu prüfen. Das Umweltbundesamt empfiehlt für die Zukunft technische Normen, nach welchen einerseits die Beschaffenheit von Rotorblättern für die spätere Demontage und das Recycling dokumentiert wird und welche andererseits produktspezifische Separations- und Verwertungsverfahren festschreiben.
Digitaler Produktpass kann bei Wiederverwertung von Faserverbundwerkstoffen helfen In Deutschland gibt es ca. 480.000 Sportboote*, eine Million Kanus, 10.000 Motorsegler und Segelflugzeuge sowie 8.000 motorisierte Leichtflugzeuge, die vorrangig zu privaten Zwecken genutzt werden. Am Ende der Nutzungsdauer werden die Gegenstände jedoch bislang nicht sachgerecht recycelt, da etablierte Verfahren der Abfallwirtschaft meist ungeeignet sind und Kapazitäten für die notwendige individualisierte Aufbereitung fehlen. Dirk Messner, Präsident des Umweltbundesamtes (UBA), betont: „Im Bereich der Faserverbundwerkstoffe fehlen derzeit noch Konzepte zur Wiederaufbereitung. Wertstoffe gehen verloren. Mithilfe des digitalen Produktpasses können wir zu einem weitaus besseren Recycling dieser Stoffe kommen.“ Zu diesem Ergebnis kommt auch eine neue Studie im Auftrag des Umweltbundesamtes (UBA-Text 93/2023). Sportboote und Leichtflugzeuge sowie bestimmte Freizeitgeräte, wie Fahrräder, Skier und Musikinstrumente, enthalten Faserverbundwerkstoffe (FVW). Sie sind oftmals langlebig, werthaltig und als Abfälle prädestiniert für die Vorbereitung zur Wiederverwendung oder das Recycling. Eine strukturierte Aufbereitung gilt jedoch derzeit noch als unwirtschaftlich und erfolgt deshalb nicht. Der digitale Produktpass könnte hier Abhilfe schaffen. Eine Einführung eines solchen digitalen Produktpasses mit seinen individualisierten und für Reparatur, Wiederverwendung und Recycling zweckgerichteten Informationen könnte die Kreislaufwirtschaft fördern und Ressourcen schonen. Er könnte zudem die Herausforderung bewältigen, die vergleichsweise geringe Anzahl von gelegentlich anfallenden Altprodukten wenigen, aber hoch spezialisierten Demontageanlagen zuzuführen. Generell liegt in der Digitalisierung ein großes Potential für das Recycling. Neben der Bereitstellung von praktischen Informationen für den Betrieb, die Wartung und das Recycling erlaubt der Produktpass auch die Mengenstromerfassung und Stoffstromlenkung. Logistische Optimierungsaufgaben sind lösbar, Kommunikation über weite Strecken gelingt und systematische Netzwerkanalysen decken Barrieren auf. Die Möglichkeiten für die Abfallwirtschaft sind bei Weitem noch nicht alle erschlossen. Der digitale Produktpass ist ein Datensatz, der die Komponenten, Materialien und chemischen Substanzen oder auch Informationen zu Reparierbarkeit, Ersatzteilen oder fachgerechter Entsorgung für ein Produkt zusammenfasst. Die Daten stammen aus allen Phasen des Produktlebenszyklus und können in all diesen Phasen für verschiedene Zwecke genutzt werden (Design, Herstellung, Nutzung, Entsorgung). Die Strukturierung umweltrelevanter Daten in einem standardisierten, vergleichbaren Format ermöglicht allen Akteuren in der Wertschöpfungs- und Lieferkette, gemeinsam auf eine Kreislaufwirtschaft hinzuarbeiten. * Anmerkung: In der ursprünglichen Version hieß es "ca. 580.000 Sportboote". Es sind aber nur 480.000 Boote. Wir haben die Zahl entsprechend korrigiert. (26.06.2023)
Die Studie beinhaltet ein Konzept für das Recycling von Sportbooten, Leichtflugzeugen und bestimmten Bedarfsgegenständen in Deutschland. Sie umfasst jeweils qualitative und quantitative Produktbeschreibungen, Demontageprotokolle für unterschiedliche Produktgruppen und ein digitales Konzept, nachdem ein modularer Produktpass mit gezielten Stakeholderinformationen die Kreislaufwirtschaft begünstigt. Es wird vorgeschlagen, diesen Produktpass in der europäischen Sportbootrichtlinie (2013/53/EU) festzuschreiben. Die sachgerechte Aufbereitung fordere zudem Abfallschlüssel für Altprodukte und für Abfälle faserverstärkter Kunststoffe im europäischem Abfallverzeichnis (2001/118/EG). Veröffentlicht in Texte | 93/2023.
Das Recycling von Faserverbundkunststoffen (FVK) ist technisch anspruchsvoll und bedingt die getrennte Erfassung sowie eine aufwendige Demontage. Es findet aktuell in Deutschland kaum statt. Hinzu kommt, dass die derzeitigen Abfallmengen an carbon- und glasfaserverstärkten Kunststoffabfällen (CFK und GFK-Abfälle) gering sind. Das Recycling der ressourceneffizienten Leichtbauwerkstoffe gilt als unwirtschaftlich. Die durchgeführte Marktstudie für Sportboote und Leichtflugzeuge sowie Bedarfsgegenständen aus CFK legt den Verbleib der entsprechenden Altprodukte dar und zeigt, dass die FVK-haltigen Abfälle dieser Produktgruppen sowie teilweise auch die vollständigen Produkte der hochwertigen Verwertung verloren gehen. Das ist von erheblichem ökologischem Nachteil. Eine Bündelung und ein gemeinsames Recycling dieser drei Produktgruppen mit anderen FVK haltigen Abfällen (z.B. Rotorblätter von Windenergieanlagen und bestimmte Bauprodukten) erscheint ökologisch sinnvoll und praktikabel im Sinne einer hochwertigen, schadlosen und wirtschaftlich zumutbaren Abfallverwertung. Vor diesem Hintergrund ist es Ziel dieses Vorhabens, ein Kreislaufkonzept für Sportboote und Leichtflugzeuge sowie Bedarfsgegenständen aus CFK zu entwickeln. Um ein hochwertiges Recycling zu ermöglichen, müssen Bauteile aus FVK separat erfasst werden. Hierzu wurden detaillierte Handlungsanweisungen für die Trockenlegung, Demontage und Zerkleinerung von Sportbooten und Leichtflugzeugen sowie Möglichkeiten zur Sammlung und Rücknahme von CFK-haltigen Bedarfsgegenständen erarbeitet. Das Konzept schließt die systematische Wiederverwendung und Vorbereitung zur Wiederverwendung ein. Aus Sicht des Umweltschutzes kritische Punkte der Abfallverwertung wurden erkannt, beschrieben und Vorschläge für den sicheren Umgang mit Abfällen erarbeitet. Diese umfassen neben grundlegend wichtigen Empfehlungen zur Verwertung und der Nutzung digitaler Konzepte auch die Berücksichtigung politischer und organisatorischer Instrumente. Die Instrumente umfassen die Einführung von technischen Standards basierend auf den im Rahmen der Studie entwickelten Handlungsanweisungen, die Fortentwicklung bestehender Recyclingverfahren, den digitalen Produktpasses für Sportboote und freiwillige Rücknahmesysteme für CFK-haltige Bedarfsgegenstände. Eine wichtige formale Voraussetzung für die spezialisierte Verwertung ist die Einführung entsprechender Abfallschlüssel, was eine Änderung des Europäischen Abfallverzeichnisses erfordert. Quelle: Forschungsbericht
Das Projekt "TP 2: WIR -V1.6-II" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Angewandte Informatik (InfAI) e.V. durchgeführt. Die Kreislaufwirtschaft steht aktuell nicht nur vor technologischen Herausforderungen, sondern auch vor gesellschaftlichen und organisatorischen. In der Praxis können Stoffkreisläufe nur geschlossen werden, wenn die beteiligten Akteure Wissen darüber haben, welche Schritte ein Stoff als nächstes zu durchlaufen hat, um hochwertig wieder aufbereitet zu werden. Zum Schließen des Kreislaufes gehört insbesondere ein vollständiger Überblick der verfügbaren Akteure mit ihren Kompetenzen. Insbesondere für ein Industrienetzwerk, wie den C³-Verband, ist ein solcher Überblick also essentiell, um den Weg zur Vervollständigung des Recyclingkreislaufes von Faserverbundstoffen aktiv zu gestalten. Aktuell gibt es jedoch weder eine strukturierte Erfassung der relevanten Akteure des Stoffkreislaufes der Faserverbundstoffe, noch eine digitale und leicht zugängliche Aufbereitung dieser Informationen. Das damit einhergehende Informationsdefizit der Akteure stellt eine Bedrohung für das technologisch vorbereitete Gelingen eines geschlossenen Stoffkreislaufes dar. FiberConnect will dieses Problem lösen und somit einen ersten und wichtigen Schritt zur digitalen Transformation der Kreislaufwirtschaft gehen. Mit Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz wollen wir einen KI-Radar zur Unterstützung der Kreislaufwirtschaft entwickeln, der alle relevanten Akteure in der Region 'Elbtal Sachsen' übersichtlich darstellt. Besonders ist dabei, dass durch Mittel der künstlichen Intelligenz auch neue relevante Unternehmen automatisch erkannt und die bestehende Datenbasis aufgenommen werden. Ebenso werden Unternehmen, die aus dem Geschäft scheiden, erkannt und können somit schnell entfernt werden. Diese Aktualisierungen geschehen unter Gewährleistung hoher Datenqualität bei minimalem manuellem Aufwand. Weiterhin soll jedes erfasste Unternehmen automatisch einer Kategorie von Akteuren der Faserkreislaufwirtschaft zugeordnet werden.
Das Projekt "TP 1: WIR -V1.6-I" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Zentrum für Internationales Management und Wissensökonomie durchgeführt. Die Kreislaufwirtschaft steht aktuell nicht nur vor technologischen Herausforderungen, sondern auch vor gesellschaftlichen und organisatorischen. In der Praxis können Stoffkreisläufe nur geschlossen werden, wenn die beteiligten Akteure Wissen darüber haben, welche Schritte ein Stoff als nächstes zu durchlaufen hat, um hochwertig wieder aufbereitet zu werden. Zum Schließen des Kreislaufes gehört insbesondere ein vollständiger Überblick der verfügbaren Akteure mit ihren Kompetenzen. Insbesondere für ein Industrienetzwerk, wie den C³-Verband, ist ein solcher Überblick also essentiell, um den Weg zur Vervollständigung des Recyclingkreislaufes von Faserverbundstoffen aktiv zu gestalten. Aktuell gibt es jedoch weder eine strukturierte Erfassung der relevanten Akteure des Stoffkreislaufes der Faserverbundstoffe, noch eine digitale und leicht zugängliche Aufbereitung dieser Informationen. Das damit einhergehende Informationsdefizit der Akteure stellt eine Bedrohung für das technologisch vorbereitete Gelingen eines geschlossenen Stoffkreislaufes dar. FiberConnect will dieses Problem lösen und somit einen ersten und wichtigen Schritt zur digitalen Transformation der Kreislaufwirtschaft gehen. Mit Methoden des maschinellen Lernens und der künstlichen Intelligenz wollen wir einen KI-Radar zur Unterstützung der Kreislaufwirtschaft entwickeln, der alle relevanten Akteure in der Region 'Elbtal Sachsen' übersichtlich darstellt. Besonders ist dabei, dass durch Mittel der künstlichen Intelligenz auch neue relevante Unternehmen automatisch erkannt und die bestehende Datenbasis aufgenommen werden. Ebenso werden Unternehmen, die aus dem Geschäft scheiden, erkannt und können somit schnell entfernt werden. Diese Aktualisierungen geschehen unter Gewährleistung hoher Datenqualität bei minimalem manuellem Aufwand. Weiterhin soll jedes erfasste Unternehmen automatisch einer Kategorie von Akteuren der Faserkreislaufwirtschaft zugeordnet werden.
Das Projekt "AUV-SEAL: Aufbau einer AUV Mapping Payload" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Zentrum für marine Umweltwissenschaften durchgeführt. Das AUV soll neben dem bestehenden RESON 400 kHz Multibreamer-Sonar um ein Subbottom- und Sidescan Sonar ergänzt werden, um die geologische Beschaffenheit des Meeresbodens umfassend zu interpretieren. Hierfür soll ein IXSEA 2,5-7,5 kHz AUV Profiler und ein digitales BENTHOS SIS 200/400 kHz Sidescan Sonar als Nutzlast für das AUV gebaut werden. Beide Sonare sind bereits erfolgreich eingesetzt worden und können sofort beschafft werden. Anschließend werden die Sonare im gefluteten vorderen AUV Körper bzw. in der Nase des AUV installiert. Hierzu werden spezielle Halterungen - angepasst an die Hüllensegmente - beschafft. Das zusätzliche Gewicht wird durch Syntaktischen Auftriebsschaum kompensiert. Zur Erhaltung des günstigen Strömungswiderstands müssen einige GFK-Formteile für die Transducer Arrays angefertigt und montiert werden. Die Datenerfassung erfolgt durch zusätzliche Steckerdurchführungen in der AUV Druckhülle im Innern des AUV. Hierzu wird ein separater Payload PC aufgebaut, der aus Standard Industriekomponenten besteht und problemlos mit dem AUV-Steuerrechner gekoppelt werden kann. Der Energiebedarf der Sonare wird durch 3 zusätzliche Batteriemodule à 1,4 kWh gedeckt, die in die Druckhüller eingebaut werden. Es ist angedacht, die Systeme für die in Planung befindlichen Expeditionen im Jahr 2009 einzusetzen und im Rahmen des Projekts SUGAR auszuwerten. Das AUV SEAL5000 und die mit diesem Antrag eingeworbene Technologie wird zukünftig zahlreichen unterschiedlichen Anwendern in der deutschen Meeresforschung, vorwiegend auch im Geotechnologieprogramm, zur Verfügung stehen. Damit wird wissenschaftlich hochwertige Forschung mit dem AUV SEAL5000 unmittelbar am Meeresboden möglich, was die deutsche Tiefseeforschung technisch einen sehr großen Schritt nach vorne bringen wird.
Das Projekt "CNT's erobern Märkte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Xperion Aerospace GmbH durchgeführt. Im Rahmen des Verbundprojektes CarboCar soll ein Werkstoffsystem geschaffen werden, das den Einsatz von Faser-Kunststoff-Verbunden in Außenhautanwendungen ermöglicht. Gesamtziel ist die Entwicklung und Bewertung von funktionsintegrierten Bauteilen mit Class-A-Oberfläche, .Zur Ableitung von eletrischen Ladungen soll die elektrische Leitfähigkeit von Profilen für die Luftfahrt verbessert werden. 2. Arbeitsplanung In AP 1 wird xperion an der Spezifizierung der Anforderungen im Lastenheft mitarbeiten. Als Luftfahrtzulieferer kennt Xp die Anforderungen der Luftfahrtindustrie sehr genau. In AP 2 wird xperion gemeinsam mit BL die Aspekte der Halbzeugherstellung einbringen.Im Bereich der Halbzeugentwicklung (APS) wird Xp die Verarbeitung der in AP 2 entwickelten Matrixwerkstoffe zur Herstellung von Profilen untersuchen. Dabei sind vor allem die Aspekte der Imprägnierung und Konsolidierung wichtig. In AP 4 übernimmt Xp gemeinsam mit JC die Federführung. 3. Ergebnisverwertung Schätzungen der beiden führenden Luftfahrtunternehmen prognostizieren in den nächsten Jahren einen hohen Bedarf an Bauteilen, die mit automatisierten Fertigungsverfahren hergestellt werden. Auf dieser Basis hat xperion die zu erwartenden Umsätze in die Ressourcenplanung eingearbeitet und damit entsprechend reagiert. Bei xperion werden Umsätze mit den derzeit verfügbaren Materialien von über 20 Mio. Euro pro Jahr erwartet. Eine weitere Umsatzsteigerung um bis zu 19 Mio. Euro pro Jahr wird durch den Einsatz von Nanopartikeln erwartet. Durch den Ersatz von Aluminiumstrukturen, die bis dahin zur Ableitung von statischen Aufladungen genutzt wurden, können weitere Märkte erschlossen werden. Der Einsatz von Erdungskabeln kann durch leitende Strukturen weiter verringert werden. Die Anwendungen bleiben nicht nur auf Profile für Stringer, die im Intervall-Heißpressverfahren hergestellt werden begrenzt, sondern können auch auf Umformtechniken und damit auf jegliche Art von Bauteilen angewendet werden.
Das Projekt "Teilprojekt C: GK Concept GmbH" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GK Concept GmbH durchgeführt. Ziel des geplanten Projektes ist es, durch systematische Technologie- und Material-entwicklung den Einsatzbereich von biopolymerbasierten Polymerverbundwerkstoffen im Automobilbau deutlich zu erweitern. Dazu soll konkret in einer ersten Phase an biobasierten Lösungen für spezielle modellhafte Interieur- Baugruppen gearbeitet werden. Ziel unserer Firma ist es für zukünftige Projekte eine Ableitung zu bekommen von Methoden für die Bauteilentwicklung. Ein erstes Arbeitspaket konzentriert sich auf die Herstellung biobasierter Tapes mit gerichteter Faserverstärkung. Das zweite Arbeitspaket umfasst die Integration des Basis-Leichtbauelementes in eine typische Leichtbauanwendung im Interieur. Ein drittes Arbeitspaket beschäftigt sich mit der gesamtheitlichen Betrachtung der Prozesskette.
Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Bingen, Fachbereich 1 Life Sciences and Engineering durchgeführt. Komponenten des rohen Tallöls als Reststoff der Zellstoffherstellung sollen zielgerichtet und kosten-günstig chemisch so modifiziert werden (derivatisiert und epoxidiert), dass daraus zusammen mit verfügbaren und ggf. neu entstehenden Härtern ein anpassungsfähiges biogenes duroplastisches arzsystem entwickelt werden kann ('BioDuroZell' - zur Marke angemeldet). Als exemplarische Anwendung soll ein Naturfaserverstärkter biogener Verbundwerkstoff aus dem BioDuroZell-Harzsystem entwickelt und in der Verarbeitung getestet werden. Begleitend werden Markt- und patentrecherchen durchgeführt wie auch ein Markteintritt der entstehenden Produkte vorbereitet sowie eine Patentstrategie für eigene Schutzrechte zu Harzsystem und Verbundwerkstoff-Halbzeug entwickelt. Eine Hochskalierung der chemischen Synthesen, eine Kostenanalyse und -optimierung sowie eine Vorbereitung einer technischen Produktion schließen sich an. Der Zellstoffhersteller ZPR stellt rohes Tallöl zur Verfügung, das an der JGU Mainz elektrochemisch und katalytisch modifiziert wird. Das so erhaltene Tallöl-Folgeprodukt wird an der TSB/FH Bingen zusammen mit Härtern, Initiatoren und Beschleunigern zum Harzsystem ergänzt und diese Rezeptur optimiert. Das Harzsystem wird durch TSB/FH Bingen im Hinblick auf verschiedene Anwendungen getestet und als exemplarische Vertiefung zum Verbundwerkstoff entwickelt. Die AIM prüft begleitend die Markt- und Patentsituation und unterstützt bei Vorbereitung des Markteintritts sowie der Patentstrategie auf Basis der chemischen und verbundwerkstofflichen Ergebnisse. Die Uni Mainz führt für das Harz eine Hochskalierung auf den kg-Maßstab durch. Die chemischen Umsetzungen werden hinsichtlich Kosten und Ausbeute optimiert. Eine Industrialisierung des Harzsystems durch die Fa. ZPR wird von allen Partnern vorbereitet.