   Nur mit einer effektiven Trennung der Kunststoffe lassen sich die Bestimmungen der Altauto-Verordnung einhalten - ein automatisches Detektionsverfahren könnte ein Weg dahin sein.
von Martin Boeckh
"In Europa werden wir in den nächsten zehn Jahren über 100 Millionen Autos recyclen müssen" - zu dieser Aussage kommt die Arbeitsgemeinschaft der deutschen Auto-Recyclingbetriebe. Das klassische Schreddern von Altfahrzeugen wird dann nicht mehr das Mittel der Wahl sein, denn die EU-Altautoverordnung schreibt ab dem Jahr 2015 eine Verwertung von mindestens 95 Gewichtsprozent vor.
Da mit dem Trend, zwecks Treibstoffersparnis das Fahrzeuggewicht zu verringern, der Kunststoff-Anteil kontinuierlich wächst, kommen auf die Automobilhersteller und -konstrukteure ganz neue Aufgaben zu. 1990 hatte der Durchschnitts-Pkw einen Kunststoff-Anteil von neun Prozent.
Zehn Jahre später ist der Plastikanteil auf 12 bis 20 Prozent gewachsen, und Experten gehen davon aus, dass im Jahr 2005 bis zu 25 Prozent polymere Materialien Verwendung finden werden. Das Problem bei der Verwertung: Bis zu 40 verschiedene Kunststoffe in ganz unterschiedlichen Varianten - mit und ohne Faserverstärkung, mit Farb-, Ruß oder anderen chemischen Additiven - machen die Palette praktisch unübersehbar.
Mittlerweile hat zumindest die Automobilindustrie die Schwierigkeiten erkannt und arbeitet daran, die Materialvielfalt zu begrenzen. Auch dem Abfall- und Recyclingproblem möchte man beikommen und hat sich zu einer freiwilligen Selbstverpflichtung entschlossen, nach der die Menge des zu beseitigenden Abfalls aus Altfahrzeugen von heute 25 Gewichtsprozent auf fünf Prozent bis zum Jahr 2015 limitiert wird. Schon aus diesem Grund wird ein großer Bedarf an neuen, effektiven Recyclingtechnologien deutlich, die weniger die rohstoffliche Verwertungsschiene als eher die werkstoffliche bedienen sollen.
Um hierfür eine ausreichende Sortenreinheit zu gewährleisten, wurde unter Leitung von Dr. Ing. Matthias Schmidt im Forschungs- und Technologiezentrum der DaimlerChrysler AG in Ulm ein Sortierkonzept für Altkunststoffe aus Pkw entwickelt. "Bislang war das Auto-Recycling eine Sache der mittelständischen Industrie, doch aus Kostengründen ist diese mit der Entwicklung neuer Verfahren überfordert", nennt Schmidt die Gründe für das Engagement seines Konzerns.
In Kooperation mit BMW, Ford und einer Reihe weiterer Unternehmen wurde eine Anlage zur Trennung und Wiederverwertung von Kunststoffen entwickelt, deren Prototyp bis Ende 2001 in Berlin gebaut und in Betrieb gehen soll. Von den rund fünf Millionen DM Entwicklungskosten tragen die eine Hälfte die beteiligten Unternehmen, die andere Hälfte die öffentliche Hand.
Die bisher verfügbaren Trennmethoden wie Schwimm-Sinkverfahren oder diverse Zentrifugenvarianten, wie sie für Verpackungskunststoffe mehr oder minder erfolgreich eingesetzt werden, greifen im Automobilsektor nicht. Dies liegt am spezifischen Gewicht der Kunststoffe, die im Pkw-Sektor zu dicht beieinander liegen, um ein effektive Sortenreinheit zu erzielen. Auch eine manuelle Sortierung ist nicht denkbar, da die Materialien fast alle grau oder mit Ruß schwarz gefärbt wurden, um die Stabilität zu erhöhen und die Lichtempfindlichkeit zu verringern.
"Da übliche optische Verfahren nicht funktionieren, haben wir ein molekularspektroskopisches Verfahren entwickelt, das die Materialien per Infrarot-Scanner abtastet", erklärt Matthias Schmidt. Die Polymermoleküle werden durch die Bestrahlung mit Infrarotlicht zur Emission von Licht angeregt, dessen Spektralverteilung für das erfasste Material charakteristisch ist.
Um das Detektionssystem auf die Vielzahl der möglichen Kunststoffe "einzuschwören", wird dem System in einer so genannten "Teach-In-Prozedur" jede Kunststoff-Variante vorgeführt. Das entstandene Spektrum wird als Bibliothek im zentralen Rechner abgelegt und während der eigentlichen optischen Erfassung ständig zu Vergleichszwecken aufgerufen. Per Luftdüsen werden die Plastikpartikelchen vom Band geblasen und in die passenden Behältnisse befördert.
Doch zuvor werden die Kunststoffe maschinell aus den Alt-Pkws entfernt und auf drei bis vier Zentimeter Größe geschreddert. Ein optoelektronischer Sensor über dem Förderband sortiert das Material in zwei Stoffströme: stark geschwärzte Kunststoffe werden später mit Strahlen aus dem mittleren Infrarot (MIR, 2,5 bis 50 Mikrometer Wellenlänge) abgetastet, während die weniger geschwärzten, zum Teil auch grauen Partikel, einer Detektion im nahen Infrarot (NIR, 0,5 bis 0,8 Mikrometer) unterzogen werden.
"Im NIR-Bereich arbeiten wir mit einem Tiefen-Messverfahren", geht Matthias Schmidt ins Detail, "dabei dringen die Infrarotstrahlen der 16 Messköpfe tief in den Kunststoff ein." Der Vorteil: bis zu 400 Teilchen pro Sekunde lassen sich so erfassen, anlagentechnisch reichen 100 Teile pro Sekunde völlig aus.
Bei den stark geschwärzten Partikeln dringt der MIR-Strahl dagegen kaum ins Material ein. Daher muss er nicht nur gründlich von Lack befreit, sondern nach Möglichkeit auch aufgeraut werden, um dem Infrarot-Strahl eine ausreichende Angriffsfläche zu bieten.
Erkennt das System einen Kunststoff, blasen feine Düsen den einzelnen Partikel in Auffangbehälter, die vom so genannten "Compoundeur" abgeholt werden. Dort wird das Material nochmals gereinigt, aufgeschmolzen, in einem Schmelzfilter von störenden Verstärkungsfasern befreit und schließlich granuliert. Eine Sortenreinheit von mindestens 99 Prozent soll dafür sorgen, dass das Material problemlos seine Abnehmer findet.
Natürlich werden keine 40 verschiedene Kunststoffsorten separiert: In der Pilotanlage Berlin beschränkt man sich auf die wichtigsten Kunststoffe Polypropylen (PP), Polypropylen/Ethylen-Propylen-Dimerblend (PP/EPDM), Polyamid (PA), Polyurethan (PU), Polycarbonat (PC) und Polycarbonat/Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC/ABS), die mehr als 95 Prozent der Kunststoffe ausmachen.
Die Anlage schafft einen Durchsatz von einer Tonne Kunststoff pro Stunde. Wollte man den Kunststoff aller deutschen Altautos im Jahr 2015 auf diese Art und Weise separieren, wären vermutlich zehn bis zwölf Anlagen dieses Typs zu einem Preis von jeweils rund einer Million DM notwendig, schätzt man bei DaimlerChrysler. |
