Metalle mit Lasern effizienter recyceln
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
