Europa strebt mit dem „Green Deal“ bis 2050 eine Klimaneutralität an. Nordamerika und China folgen. Ein bedeutender Faktor zur Erreichung der Klimaziele ist das Recycling von Kunststoffen. Im Bereich des Leichtbaus werden viele Kunststoffe verwendet. Besonders im Mobilitätssektor resultiert dies in einem hohen Potential, CO2-Emissionen durch den Austausch von Neumaterial durch Rezyklat zu reduzieren. Im Verbundprojekt GABRIELA werden die Potentiale des Kunststoffrezyklateinsatzes am Beispiel der Pentatonic® Hochvolt-Batteriegehäuse des Automobilzulieferers Kautex Textron untersucht. Pentatonic-Systeme bestehen als Basis aus glasfaserverstärkten Thermoplasten (Polyamid oder Polypropylen), welche nach Bedarf mit Aluminium oder Kompositmaterial zu Hybridstrukturen kombiniert werden können.

Motivation und Projektziele

Das Forschungsprojekt stellt es sich daher zur Aufgabe, die Eigenschaften und das Zerkleinerungsverhalten der Minerale und insbesondere der Korngrenzen systematisch zu untersuchen. Um das Zusammenwirken mineralogischer Eigenschaften und der Rissausbreitung bei mechanischer Beanspruchung zu untersuchen, wird ein Versuchsstand mit einem Polarisations-Erzmikroskop mit eingebautem aber austauschbarem Indenter aufgebaut. Der Versuchstand erlaubt die Entwicklung eines geeigneten Indenters zur zuverlässigen Erzeugung von Palmqvist-Rissen. Anhand der Palmqvist-Risse werden die mechanischen Eigenschaften der Korngrenzen untersucht. Parallel dazu werden verschiedene mineralogische Methoden wie Computertomographie und Quantitative Mikrostrukturanalyse zur Untersuchung eingesetzt. Experimentelle Untersuchungen zur Selektiven Zerkleinerung begleiten das Forschungsprojekt und dienen der Korrelation von gemessenen Eigenschaften auf Mikroebene und dem Zerkleinerungsverhalten in der Makroebene. Das Forschungsprojekt liefert Methoden zur zuverlässigen quantitativen Bestimmung des Zerkleinerungsverhaltens der Minerale sowie Methoden zur begründeten Auswahl von Zerkleinerungsmaschinen und zielgerichteten Auslegung der Zerkleinerungsprozesse in der Erzaufbereitung.

Aufgaben des IART

Das IART soll die Prozessketten der neuen Recyclingrouten zusammenführen und aus Sicht des Recyclings bewerten. Der Fokus des IART im Recyclingprozess liegt auf den mechanischen Vorbehandlungsprozessen mit adaptiver Zerkleinerung, Sortierung sowie dem Ausschleusen unerwünschter Stoffe aus dem Stoffstrom. 

Des Weiteren soll durch das IART ein tieferes Verständnis für recyclingfreundliche Gestaltung geschaffen werden. So sollen neue Batteriekästen einem kreislauffähigen Design mit optimierten Fügemethoden oder maximalem Rezyklateinsatz gerecht werden. Um auch zukünftige politische Rahmenbedingungen des „Green Deals“ einhalten zu können, werden beispielsweise Methoden zur Bewertung der Kreislauf- und Recyclingfähigkeit entwickelt oder Vorgaben aus der kommenden Batterieverordnung der EU „BATT2“ wie der digitale Produktpass oder Rücknahmekonzepte mit vorbereitet.

Optionaler Förderhinweis

Dieses Verbundvorhaben wird dabei vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) im Rahmen des Technologietransfer-Programms Leichtbau (TTP LB) gefördert und wird vom Projektträger Jülich betreut.