Pyrolyse dickwandiger Faserverbundwerkstoffe als Schlüsselinnovation im Recyclingprozess für Rotorblätter von Windenergieanlagen

Overview

Bei der Entwicklung heute installierter Rotorblätter wurde das spätere Recycling im Designprozess nicht ausreichend berücksichtigt. Trotz der aktuellen Bestrebungen, die Recyclingfähigkeit von Rotorblättern z.B. durch rezyklierbare Harzsysteme zu verbessern, werden mindestens in den kommenden 25 bis 30 Jahre noch ungelöste Probleme in der nachhaltigen Verwertung der rückgebauten Blätter bestehen. Ein Großteil der heutigen Rotorblätter wird zerkleinert, geschreddert und in einem Zementwerk verwertet. Jedoch stellen dabei sowohl die dicken Laminate in der Blattwurzel und in den Gurten, z.B. durch die eingeschränkte Schredderbarkeit, besondere Herausforderungen dar. Eine stoffliche Verwertung der energetisch aufwändig produzierten Kohlenstoffasern ist über den Recyclingpfad Zementwerk nicht möglich. Gleichzeitig haben diese dicken Laminatbereiche aufgrund der großen Masse und der wertvollen Kohlenstofffasern ein hohes Potential für eine ökonomisch und onkologisch nachhaltige Verwertung. Im Rahmen von RE_SORT werden Pyrolyse-Technologien entwickelt, die das Recycling von dickwandigen Faserverbundstrukturen wirtschaftlich ermöglichen und sich somit deutlich von heute üblichen Verwertungsverfahren für Faserverbundwerkstoffe unterscheiden. Dabei werden sowohl eine quasikontinuierliche Batch- als auch die Mikrowellen-Pyrolyse betrachtet. Bei der im Vorhaben zu entwickelnden Batch-Pyrolyse handelt es sich um einen Pyrolyseprozess, in dem das Matrixharz von dicken Faserverbundbauteilen (Glas- und Kohlenstofffasern) durch externe Erhitzung in ölige und vor allem gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen langsam zersetzt wird. Bei der Mikrowellenpyrolyse erfolgt die Energiezufuhr durch die Absorption von Mikrowellenstrahlung, so dass es zu einer inneren schnellen Wärmeentwicklung kommt. Die quasikontinuierliche Batch-Pyrolyse als auch die Mikrowellenpyrolyse erlauben den Erhalt und die Wiederverwendung der Fasern in ihrer gesamten Länge und die Abscheidung von Pyrolysegasen bzw. – ölen. Die Eigenschaften der Rezyklate nach der Batch- und Mikrowellenpyrolyse werden im Vorhaben ermittelt und bezüglich der Nutzbarkeit als Fasermaterial als auch als Rohstoff für die Polymersynthese (Pyrolyseöle) oder zur energetischen Nutzung von Pyrolysegasen in Blockheizkraftwerken (BHKW) bewertet. Ziel ist es, für GFK- und CFK-Abfälle aus der Windenergiebrache ökologisch vorteilhafte und ökonomisch günstige Verfahren zum Recycling von Windenergieanlage zur entwickeln und so die Umweltwirkungen von Windenergieanlage zu verbessern.