Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Recycling der nächsten Generation

23.04.2014

Etwa 70 Milliarden Tonnen Rohstoffe werden jährlich weltweit gewonnen. Das ist doppelt soviel wie Ende der 1970er Jahre. Tendenz weiter steigend – und das bei endlichen Ressourcen.

Ein Weg, um auch künftig genügend Werkstoffe für neue Waren zur Verfügung zu haben, ist konsequentes Recycling. Im Übermorgen-Projekt »Molecular Sorting« arbeiten Fraunhofer-Forscher an der Kreislaufwirtschaft der nächsten Generation. Ihre Ergebnisse stellen sie auf der Messe IFAT in München (5. bis 9. Mai) in Halle A5, Stand 219/318 vor.


Fraunhofer-Experten arbeiten an einem Verfahren, um aus altem Flachglas hochwertiges, farbstofffreies Glas zu gewinnen. © Fraunhofer

Etwa 200 Kilogramm Rohstoffe pro Kopf und Tag verbrauchen die Deutschen laut Umweltbundesamt. Damit stehen wir weltweit an der Spitze. Das schadet nicht nur der Umwelt – es ist auch gefährlich für unsere internationale Wettbewerbsfähigkeit. Als rohstoffarmes Land muss Deutschland auf einen besonders schonenden Umgang mit Ressourcen setzen.

Neue und effiziente Recyclingverfahren sind eine Möglichkeit, sich unabhängiger zu machen vom Import teurer und knapper Rohstoffe. Wichtige Grundlagen für das konsequente Wiederverwerten und das Produzieren in Kreisläufen haben Fraunhofer-Experten in dem Übermorgen-Projekt »Molecular Sorting for Resource Efficiency« gelegt. Auf der der Messe IFAT stellen sie neue Methoden vor, die das Wiederverwerten von Edelmetallen, Seltenen Erden, Glas, Holz, Beton und auch Phosphor ermöglichen.

Recycling 2.0 – perfekt getrennt

Die Trennprozesse erfolgen dabei erstmals auf der kleinsten erforderlichen Stufe, das heißt, wir gehen bis auf die molekulare oder sogar atomare Ebene hinab«, erläutert der Koordinator des Projekts, Professor Jörg Woidasky vom Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICT in Pfinztal bei Karlsruhe. Ein Beispiel ist die mikrobielle Erzlaugung, die am Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart zur Anwendungsreife entwickelt wird.

Damit lassen sich auch kleine Mengen Edelmetall oder seltenen Erden wiedergewinnen. Die Forscher nutzen Mikroorganismen, um unlösliche Metallverbindungen in Erzen, in Verbrennungsschlacken oder in Althölzern, die mit Metallsalzen getränkt wurden, in wasserlösliche Salze umzuwandeln. Die gelösten Metalle lassen sich anschließend mit speziellen Polymeren binden und so selektiv aus der Lösung entfernen. In einer dritten Stufe werden die Metalle abgetrennt.

Experten vom Fraunhofer-Institut für Silicatforschung ISC in Würzburg arbeiten an einem Verfahren, um aus altem Flachglas hochwertiges, farbstofffreies Glas zu gewinnen. Ultra-Weißglas ermöglicht eine maximale Lichtdurchlässigkeit und wird deshalb etwa in der Photovoltaik, in Glasfaserkabeln, oder Displays eingesetzt. Sind Fremd-atome – wie etwa Eisen – im Glas, sinkt seine Durchlässigkeit.

Die Wachstumsdynamik gerade in der Photovoltaik ist so groß, dass weder die natürlichen eisenfreien Rohstoffquellen, noch die Recyclingmenge etwa von »ausgedienten« PV-Modulen ausreichen, um den Bedarf an hochtransparentem Flachglas der kommenden Jahrzehnte zu decken«, sagt Dr. Jürgen Meinhardt vom ISC. Eine alternative Rohstoffquelle könnte konventionelles Flachglas sein. Allerdings ist der Eisengehalt des Glases zu hoch. Die Forscher entwickeln ein Verfahren, mit dem Eisenatome direkt aus der flüssigen rund 1500 Grad Celsius heißen Schmelze herausgeholt werden können.

Altholz intelligent weiter nutzen

In Deutschland steckt das Holzrecycling noch in den Kinderschuhen: Bislang werden nur etwa 33 Prozent der jährlich etwa acht Millionen Tonnen Holzabfälle weitergenutzt. Ein Grund für die geringe Wiederverwertungsquote ist die Altholzverordnung. Sie schreibt vor, dass mit halogenorganischen Verbindungen beschichtetes Material oder mit Holzschutzmitteln behandeltes Holz nicht oder nur sehr eingeschränkt wieder verwendet werden darf. Neue Trenntechniken auf molekularer Ebene sollen hier Abhilfe schaffen, ohne den Vorsorge-Gedanken der Altholzverordnung zu gefährden.

Um Altholz stärker recyceln zu können, muss man vorhandene Schadstoffe erkennen. Dazu setzten Forscher vom Fraunhofer-Institut für Holzforschung – Wilhelm-Klauditz-Institut, WKI in Braunschweig auf verschiedenen Verfahren wie die Nahinfrarotspektroskopie, die Röntgenfluoreszenzanalyse oder die Ionen-Mobilitäts-Spektrometrie. Ist der Schadstoff identifiziert, kann man ihn auch entfernen.

»Mit organischen Holzschutzmitteln behandeltes Holz lässt sich mit überkritischen Fluiden reinigen. Um Schwermetalle abzutrennen beziehungsweise anzureichern, wollen wir sowohl nasschemische als auch Verbrennungsprozesse und Pyrolyseverfahren anwenden«, sagt der Diplom-Physiker Peter Meinlschmidt vom WKI.

Beton wiederverwerten

Jedes Jahr fallen mehrere Millionen Tonnen Bauschutt an. Ein Verfahren zur Wiederverwertung  von Beton existiert aber noch nicht. Das wollen Forscher des Fraunhofer-Instituts für Bauphysik IBP in Holzkirchen ändern. Sie setzen auf die »elektrodynamische Fragmentierung«, da jagt man ultrakurze Blitze durch den Beton. Mit ihr gelingt es, den Beton in seine Einzelbestandteile – Kies und Zementstein – zu zerlegen. Ein erster entscheidender Schritt in Richtung Recycling von Altbeton.

Germanium und Phosphor wiedergewinnen

Aber nicht nur aus festen Abfällen lassen sich Wertstoffe gewinnen. Auch die Abgase von Müllverbrennungsanlagen enthalten ebenfalls Rohstoffe. Um diese zu anzureichern, entwickeln die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme IKTS in Dresden spezielle keramische Filter, an denen bestimmte Inhaltsstoffe im Abgas bei Temperaturen von mehr als 850 °C zunächst selektiv abgeschieden und anschließend wiedergewonnen werden - beispielsweise Germanium, Zink und auch Phosphor.

Aber eignen diese entwickelten Methoden auch tatsächlich für ein sich stark verändernden Marktumfeld? Das haben die Molecular-Sorting-Partner in einer Studie untersucht. Ihr Fazit fällt positiv aus. Das Recycling auf atomarer Ebene lässt sich mit hoher Wahrscheinlichkeit künftig sinnvoll anwenden. Nicht nur, wenn es politisch gefördert wird, sondern auch als wirtschaftlich unabhängiges Geschäftsmodell.

Weitere Informationen:
http://www.molecular-sorting.fraunhofer.de

Dr.-Ing. Jörg Woidasky | Fraunhofer-Institute
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/de/presse/presseinformationen/2014/April/recycling-der-naechsten-generation.html
http://www.fraunhofer.de/content/dam/zv/de/audio/fraunhofer-molecular-sorting.mp3

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Messenachrichten:

nachricht Laser World of Photonics 2017: Abhörsicher kommunizieren mit verschränkten Photonen
22.06.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

nachricht EMO 2017: Smarte Lösungen für Produktionsoptimierung und Sägetechnologie
20.06.2017 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Messenachrichten >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften