Technologie

Metalle mit Lasern effizienter recyceln

04.02.2021 - Neue Sensortechnik erkennt und sortiert Legierungen in Metallschrotten.

Der Produktions­standort Deutschland hängt in hohem Maß von der Verfügbarkeit metallischer Rohstoffe wie Chrom, Nickel, Kupfer oder Kobalt ab. Eine entscheidende Rolle kommt dem Materialrecycling zu. Gebrauchte, nicht mehr verwendbare Metall­schrotte wie Rohre, Bleche, Werkzeuge, Altkabel, Elektro- und Elektronik­schrott sowie alte Teile aus Haushalt oder Abbruch können sortenrein nahezu ohne Qualitäts­verlust eingeschmolzen und wiederverwendet werden. Das Verfahren trägt sich aufgrund des hohen Wertes der Materialien im Idealfall von allein – und produziert deutlich weniger CO2 als der Primärprozess. Doch schwankende Preise bergen für Unternehmen hohe Risiken. Vor diesem Hintergrund hat das Fraunhofer Institut für Lasertechnik in Aachen gemeinsam mit dem Unternehmen Cronimet Ferroleg aus Karlsruhe ein neuartiges laserbasiertes Sortier­verfahren entwickelt.

Die im Rahmen des Projekts PLUS entstandene Sensor­technik macht das Erkennen und Sortieren von Legierungen in Metallschrotten wesentlich schneller und genauer. 2020 wurde die Pilotanlage am Cronimet-Ferroleg-Standort in Karlsruhe in Betrieb genommen. Sie ist unter anderem auf die Verarbeitung von Schnell­arbeitsstählen, kurz HSS für High Speed Steels, ausgelegt. „HSS-Stähle enthalten wertvolle Legierungs­elemente wie Kobalt und sind in jedem Baumarkt zu finden. Zum Beispiel in Bohrern oder Fräsköpfen“, sagt Cord Fricke-Begemann, der unterstützt von Doktorand Fredrik Schreckenberg das Projekt PLUS leitete. Übliche Verfahren sind auf die mühsame manuelle Messung weniger Legierungen beschränkt. Mit der Laser-Emissionsspektroskopie (LIBS) hingegen nutzen die Forscher eine Technologie, die selbst in kleinen Schrott­teilen mehr als zwanzig Sonder­legierungen identifizieren kann – automatisch, schnell und berührungslos. „In kürzerer Zeit können wir so mehr Schrotte verarbeiten und eine höhere Sortenreinheit erzielen“, sagt Fricke-Begemann.

Im Rahmen des 2020 gestarteten EU-Projekts „Retro­fitting Equipment for Efficient Use of Variable Feedstock in Metal Making Processes“ (REVaMP) bringt das Fraunhofer ILT seine Expertise im Bereich der Materialanalytik nun auch auf euro­päischer Ebene ein. Getragen wird das auf eine Laufzeit von dreieinhalb Jahren ausgelegte Vorhaben von einem internationalen Zusammen­schluss von Unternehmen und Forschungs­einrichtungen aus Spanien, Polen und Deutschland. „Ziel ist es, die im Rahmen des Projekts PLUS gesammelten Erkennt­nisse auf eine universelle Basis zu stellen, unabhängig von den jeweiligen Legierungen“, sagt Fricke-Begemann. „Wir wollen einen Sensor bauen, den man in bestehende Industrie­anlagen einbauen kann, um den Recycling-Prozess grundsätzlich effizienter zu machen.“

Welche Zusammen­setzung und Eigenschaften haben die zu recycelnden Legierungen? Wie viel Blei enthält das angelieferte Material? Wann wird ein Stoff schmelz­flüssig und wie viel Energie muss zugeführt werden? Diese Fragen stehen bei REVaMP im Fokus und sollen künftig genauer beantwortet werden. Bei Gelingen wäre das ein bedeutsamer Beitrag, um Europa unabhängiger von den globalen Rohstoff­märkten zu machen – und die Ressourcen­effizienz von Unternehmen maßgeblich zu verbessern.
 

Fh.-ILT / JOL

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