Fraunhofer-Institut für Holzforschung RE_SORT:
Nachhaltiges und wirtschaftliches Recycling von Windkraft-Rotorblättern mittels Pyrolyse der Faserverbundwerkstoffe
Nach 20 bis 30 Jahren haben Windenergieanlagen das Ende ihrer Lebensdauer erreicht und müssen rückgebaut werden. Künftig fallen pro Jahr bis zu 75.000 Tonnen Abfälle aus Rotorblättern an, darunter hohe Mengen an Faserverbundkunststoffen. Bisher werden sie energetisch genutzt (verbrannt) oder geschreddert als Zementzuschlag verwertet. Gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern entwickeln wir eine ressourceneffiziente Lösung: Mittels Pyrolyse wird der Faserverbundkunststoff aus den Rotorblättern in seine Bestandteile zerlegt, um die eingesetzten Fasern zurückzugewinnen. Sowohl diese »Rezyklatfasern« als auch die gleichzeitig anfallenden Pyrolyseöle und Pyrolysegase können industriell genutzt werden. Der Fokus des Fraunhofer WKI liegt auf der nasschemischen Aufbereitung der Rezyklatfasern für die erneute Werkstoffherstellung. Damit tragen wir dazu bei, den Rohstoffbedarf der Windindustrie zu senken.
Die Rotorblätter der aktuell zum Recycling anstehenden Windenergieanlagen bestehen zu über 85 Prozent (Masse) aus glas- und kohlefaserverstärkten Duroplasten (GFK/CFK). Die Pyrolyse ist ein geeignetes Verfahren für die Trennung von Fasern aus einer duroplastischen Kunststoffmatrix. Bisherige Pyrolyseverfahren konnten sich jedoch beim Recycling von Rotorblättern nicht durchsetzen. Das liegt auch an ihrer Bauart: Um den hohen Zug- und Druckkräften standzuhalten, werden die Schalen in Längsrichtung durch dicke »Gurte« aus vielschichtigem Faserverbundkunststoff verstärkt. Hinzu kommen vielschichtige Verstärkungen im Flansch- und Wurzelbereich. Ein großer Anteil der verbauten Faserverbundkunststoffe liegt daher in Form von dickwandigen Laminaten vor. Die Wandstärken betragen bis zu 150 mm.
Innerhalb des Projekts sollen neue Pyrolysetechnologien entwickelt werden, die das Recycling von dickwandigen Faserverbundstrukturen wirtschaftlich ermöglichen. Dabei werden zwei verschiedene Pyrolyseverfahren betrachtet:
Quasikontinuierliche Batch-Pyrolyse
Bei diesem Verfahren wird die duroplastische Kunststoffmatrix durch externe Erhitzung und unter Luftabschluss langsam in ölige und vor allem gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen zersetzt.
Durchlauf-Mikrowellen-Pyrolyse
Bei diesem Verfahren erfolgt die Energiezufuhr durch die Absorption von Mikrowellenstrahlung, sodass es zu einer inneren schnellen Wärmeentwicklung kommt.
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