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

Im Forschungsprojekt werden Rezyklate für die Herstellung von Batteriegehäusen im Fließpressen oder im Spritzguss entwickelt. Dabei wird der Produktlebenszyklus von der Materialherstellung über die erstmalige Verarbeitung, die Alterung sowie die Wiederaufbereitung bis hin zum Wiedereinsatz in einem Bauteil betrachtet. Für die Wiederaufbereitung werden 3 Szenarien betrachtet: mechanisches Zerkleinern mit und ohne anschließende Extrusion (Anlagentechnik der Vecoplan AG) und physikalisches Lösen (adaptive Recyclingtechnologie CreaSolv®, Fraunhofer IVV). In allen 3 Fällen liegt ein fließfähiges Schüttgut vor, das wieder in der Fertigung eingesetzt wird. Im Falle des physikalischen Lösens enthält das Granulat keine Glasfasern mehr, da diese im Prozess separiert werden. 

Bei Verbundwerkstoffen wie faserverstärkten Thermoplasten bestehen bislang Vorbehalte bezüglich des Recyclingpotentials in strukturell relevanten Leichtbaubauteilen. Das liegt sowohl an dem zu trennenden Verbund als auch an den hohen strukturmechanischen und sicherheitsrelevanten Bauteilanforderungen im Mobilitätssektor. Bisher sind Rezyklatanteile von 10 bis 20 % durch Studien erprobt, im Rahmen dieses Forschungsprojektes sollen Rezyklatanteile von bis zu 100 % evaluiert werden.

Im Vorhaben werden die Recyclingrouten technisch, ökologisch und wirtschaftlich verglichen und jeweilige Vorzüge herausgearbeitet. Ziel ist es für den jeweiligen Verarbeitungsprozess und das jeweilige Produkt, einhergehend mit spezifischen Kundenanforderungen, die geeignete Reyclingroute mit dazugehöriger Rezyklatqualität auszuwählen. Der Projektrahmen wird maßgeblich von der Ökobilanz geprägt, die von „Cradle to Grave“ den Ressourcenverbrauch in allen Prozessschritten bilanziert und somit das Einsparpotential an CO2 quantifizieren.

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.