Das Recycling von Verbundwerkstoffen kann komplizierter sein als das von Abfällen, die aus einem einzigen Material bestehen. Ein und dasselbe Teil kann verschiedene Komponenten enthalten, die auf unterschiedliche Weise miteinander verbunden sind und sich beim Zerkleinern oder Trennen unterschiedlich verhalten – dies sollte man vor der Abfallbehandlung wissen.
Wir von Silmisa, einem Hersteller von industriellen Zerkleinerern und anderen Recyclingmaschinen, erklären Ihnen, warum das so ist.
Wenn ein Abfall aus verschiedenen Materialien besteht
Es gibt Werkstoffe, die wie ein einziges Stück aussehen, aber im Inneren aus verschiedenen Komponenten bestehen. Verbundwerkstoffe vereinen zwei oder mehr Materialien, um bestimmte Eigenschaften zu erzielen. Ein mit Glasfaser verstärktes Kunststoffteil ist ein leicht verständliches Beispiel dafür.
Das bedeutet nicht, dass jeder Abfall, der aus mehreren Bestandteilen besteht, automatisch als Verbundwerkstoff gilt. Ein Mehrschichtmaterial besteht aus miteinander verbundenen Schichten, während eine Mischung zwar Kunststoff, Kupfer oder Aluminium enthalten kann, ohne jedoch eine einheitliche Struktur zu bilden. Die Art und Weise, wie diese Bestandteile miteinander verbunden sind, bestimmt, welche Schritte anschließend erforderlich sind, um sie voneinander zu trennen.
Das Problem tritt auf, wenn man versucht, einige Bruchteile von anderen zu trennen.
Das Zerkleinern eines Werkstücks führt nicht automatisch dazu, dass sich seine Bestandteile voneinander trennen. Damit die Materialtrennung anschließend funktioniert, müssen diese Teile zunächst ausreichend freigelegt werden.
Hier spielen die Verbindungsart, die Härte, das Schnittverhalten und die Größe der einzelnen Bauteile eine Rolle. Zwei Abfälle, die äußerlich ähnlich aussehen, können beim Zerkleinern sehr unterschiedlich reagieren. Deshalb ist es wichtig zu wissen, wie das Bauteil aufgebaut ist, bevor man fortfährt.
Verbindungen, Schichten und Verstärkungen, die sich nicht schon beim ersten Schnitt lösen
Mehrere Schichten können durch Klebstoffe miteinander verbunden sein oder eine sehr dünne Struktur bilden. Bei mehrschichtigen Materialien kann es vorkommen, dass nach einem ersten Schnitt ein Teil davon noch miteinander verbunden bleibt. Bei verstärkten Materialien verhält es sich ähnlich: Das Brechen des Werkstücks garantiert nicht, dass sich die Faser vom Harz löst.
Dichten, Härten und Eigenschaften, die unterschiedlich reagieren
Zusammengesetzte Abfälle können Weichgummi, Hartmetalle, leichte Kunststoffe oder Fasern enthalten. Jeder Bestandteil reagiert auf seine eigene Weise auf das Schneiden, den Aufprall und das Zerkleinern. Dieser Unterschied wirkt sich auf die erzielte Partikelgröße aus und darauf, wie die einzelnen Bestandteile anschließend sortiert werden können.
Drei Beispiele, die zeigen, warum nicht alle Verbindungen gleich behandelt werden
Die Schwierigkeit lässt sich am besten anhand der in einem Werk üblicherweise anfallenden Abfälle verdeutlichen. Beim Recycling von Verbundwerkstoffen gibt es keine einheitliche Lösung, da sich die Struktur, die Festigkeit und das Material, das zurückgewonnen werden soll, unterscheiden.
Ein Reifen, ein Kabel und ein technisches Bauteil stellen jeweils unterschiedliche Herausforderungen dar. Manchmal muss Stahl freigelegt, manchmal Kupfer zurückgewonnen und manchmal müssen Schichten oder Verstärkungen voneinander getrennt werden. Dieser Unterschied wirkt sich auf die Zerkleinerung und die nachfolgenden Schritte aus.
Reifen: mit Stahl und Fasern verstärkter Gummi
Diese Abfälle bestehen aus einer Mischung aus Gummi, Stahl und Textilverstärkungen. Beim Recycling von Reifen müssen diese Bestandteile nach und nach voneinander gelöst werden, um sie trennen zu können. Aufgrund der Elastizität des Gummis und der Härte des Metalls erfordert der Prozess mehrere Schritte der Zerkleinerung und Sortierung.
Kabel und Elektro- und Elektronik-Altgeräte: Metalle in Verbindung mit Kunststoffen und Beschichtungen
In Kabeln und Elektro- und Elektronik-Altgeräten (WEEE) kommen Metalle, Kunststoffe und Beschichtungen gemeinsam vor. Beim Recycling von Elektronikschrott müssen diese Bestandteile vor der Sortierung voneinander getrennt werden. Wenn Kupfer und Kunststoff weiterhin an ein und demselben Partikel haften, ist es schwieriger, reine Materialien zu gewinnen.
Technische Bauteile und mehrschichtige Werkstoffe: Trennen ohne Verlust an nutzbarem Material
Bei verstärkten Bauteilen und mehrschichtigen Materialien kann ein zu grober Zerkleinerungsgrad dazu führen, dass Komponenten miteinander verbunden bleiben, während ein zu feiner Zerkleinerungsgrad wiederum Feinanteile erzeugen oder verwertbare Fasern beschädigen kann. Die geeignete Korngröße hängt davon ab, wie das Bauteil beschaffen ist und welcher Teil für eine spätere Wiederverwendung von Interesse ist.
Das Verkleinern dient dazu, Komponenten freizugeben, nicht nur dazu, den Rest kleiner zu machen.
Das Zerkleinern dient auch dazu, die Struktur des Reststoffs aufzubrechen und Teile freizulegen, die zuvor bedeckt oder eingeschlossen waren. Bei vielen Verbundwerkstoffen bereitet dieser Schritt das Material auf das Sieben, die magnetische Trennung oder die Dichtesortierung vor.
Ein Kabel verdeutlicht dies gut. Wenn das Kupfer nach dem Durchtrennen weiterhin am Kunststoff haftet, handelt es sich weiterhin um ein gemischtes Partikel. Sind beide Teile voneinander getrennt, können sie von den nachfolgenden Anlagen getrennt verarbeitet werden.
Eine stärkere Zerkleinerung bedeutet nicht automatisch eine bessere Trennung. Die Korngröße, d. h. die Größe der Partikel, muss an das Material und das Endziel angepasst werden, da eine übermäßige Zerkleinerung Staub und Feinanteile erzeugen kann, die die Rückgewinnung erschweren.
Die endgültige Reinheit hängt davon ab, inwieweit sich die Fraktionen tatsächlich voneinander getrennt haben
Nach dem Zerkleinern und Auflockern des Materials folgt die Klassierung. Ein Dichtesortiertisch kann die Unterschiede in der Dichte und im Verhalten der Partikel nutzen, um diese voneinander zu trennen, funktioniert jedoch am besten, wenn die Fraktionen ausreichend locker sind.
Wenn ein Partikel Kupfer und Kunststoff miteinander verbindet, verhält es sich nicht mehr wie das eine oder das andere Material für sich genommen. Dies kann die Reinheit der gewonnenen Fraktionen beeinträchtigen.
Zudem hängt der erforderliche Reinheitsgrad vom Verwendungszweck des zurückgewonnenen Materials ab. Ein Rohstoff, der wieder in die Produktion gelangt, erfordert möglicherweise eine feinere Trennung als ein anderer, an den geringere Anforderungen gestellt werden.
Was sollte man über das Material wissen, bevor man sich mit dessen Bearbeitung befasst?
Bevor man entscheidet, wie ein Abfall behandelt werden soll, muss man wissen, was er enthält und was man daraus zurückgewinnen möchte. Beim Recycling von Verbundwerkstoffen helfen diese Informationen dabei, den Zerkleinerungsgrad und die Trennschritte festzulegen.
Es gibt einige Punkte, die man sich genauer ansehen sollte:
- Zusammensetzung: Aus welchen Materialien besteht der Abfall und welche davon sollen verwertet werden?
- Verbindungsart: ob sie geklebt, laminiert, beschichtet, vermischt oder integriert sind.
- Härte und Elastizität: Wie reagiert jedes Bauteil auf das Schneiden oder Schleifen?
- Eingabegröße: Welche Verkleinerung ist vor den folgenden Schritten erforderlich?
- Angestrebte Reinheit: Welchen Reinheitsgrad muss jede Fraktion erreichen?
- Weiterverarbeitung: Siehe Siebung, magnetische Trennung, Dichtesortierung oder ein anderes Verfahren.
Zunächst muss man verstehen, was hereinkommt und was man herausholen möchte; erst dann entscheidet man, wie man das Material zerkleinert, freisetzt und trennt. Genau dieses Kriterium leitet uns bei Silmisa, wenn wir das Material, den Produktionsprozess und das Ziel der Rückgewinnung untersuchen, bevor wir eine Maschine oder eine Recyclinganlage planen.