SELFRAG (Machbarkeitsstudie zum Einsatz der SELFRAG-Technologie im Recycling Bereich)

• Forschungsstelle: BAFU
• Projektnummer: UTF 432.28.12

Schlüsselwörter (Deutsch)

Recycling, Trenntechnologien, SELFRAG-Technologie, komplexe Recyclinggüter, Gemische, Verbundmaterialien, Hochspannungsentladung

Kurzbeschreibung (Deutsch)

Die Kreislaufführung ökonomisch und ökologisch bedeutender Materialien in der Wirtschaft spielt eine wichtige Rolle in der Umweltpolitik. Die Schweiz ist bei traditionellen Recyclinggütern wie Glas, Aluminium, Papier führend.

 

Bisherige Recyclingverfahren beschränken sich zur Zeit auf wenig komplexe Gemische wie z.B. Papier oder Glas. Indes steigt die Komplexität der Zusammensetzung moderner Gebrauchsgüter. Immer mehr Materialien werden eingesetzt, die knapp sind oder bei denen geostrategische Unsicherheiten bezüglich der langfristigen Versorgungssicherheit bestehen.

 

Es ist aus diesen Gründen nötig, die angewandten Trenntechnologien systematisch zu erweitern. Die Idee ist es möglichst hochwertige und leicht wiederverwendbare Komponenten zurückzugewinnen.

 

Die im Bergbau eingesetzte Technologie der Firma SELFRAG setzt mittels Hochspannungsentladungen an den Phasengrenzen von Gemischen und Verbundmaterialien an und könnte deshalb einen wesentlichen Beitrag zur Herstellung von hochwertigen Recyclingprodukten leisten.

Ergebnisse gemäss Vertrag (Deutsch)

1     Die Systembeschreibungen der untersuchten Materialien inkl. Quantifizierung liegen vor.

 

2     Die Schwachstellenanalysen der bestehende Verfahren ist erstellt. Meilenstein 1.

 

3     Die Testversuche sind durchgeführt und Ergebnisse bezüglich Trennleistung liegen vor.

 

4     Mögliche Anwendungen der SELFRAG-Technologie sind detailliert abgeklärt und geben Aufschluss über das 
          weitere Vorgehen. Meilenstein 2.

 

5     Redaktion eines Schlussberichtes mit Darstellung der Ergebnisse aus 1 bis 4.

 

6     Bereitstellung von Textbausteinen und Illustrationen für die Erstellung eines Publikums-Factsheets.

 

7     Präsentation der Ergebnisse an einem wissenschaftlichen Kolloquium beim BAFU mit entsprechender 
          Power-Point Darstellung.

Projektziele (Deutsch)

Es sollen zwei bis drei Materialien identifiziert werden, die sich mittels SELFRAG- Technologie für vertiefte Entwicklungen (Technologie, Organisation, Einbettung in Recyclingnetze, Optimierung von Produktionsprozessen) eignen. Die erhobenen Daten, dienen dann als Planungs- und Investitionsgrundlagen.

Beschreibung der Resultate (Deutsch)

Ausgehend vom Stand der Wissenschaft und Technik der elektrodynamischen Fragmentierung durch gepulste Hochspannung wurden Materialgruppen identifiziert, die sich durch diese Technologie aufschliessen lassen. Der Aufschluss ist an den jeweiligen Phasengrenzen möglich und erleichtert damit die nachfolgende Sortierbarkeit durch verschiedene materialabhängige Methoden. Ziel ist es abzuschätzen, ob durch den Einsatz der untersuchten Technologie die Recyclingraten wichtiger Materialien grundsätzlich optimiert werden können.

Die Testmaterialien wurden mit einer von SELFRAG AG, Kerzers, zur Verfügung gestellten Labormaschine untersucht und nach ihrer Trennbarkeit klassifiziert. Elektronikschrott, Verbund­materialien und KVA-Schlacke gehören zu den gut separierbaren Werkstoffen und lassen sich problemlos auftrennen. Die mässig separierbaren Werkstoffe sind durch höheren Aufwand bzw. höheren Energieverbrauch ebenfalls trennbar. Dazu zählen Materialien wie Li-Ionen Akkus, Festplatten, Leiterplatten, glasfaserverstärkte Polymere, Ladestecker von Mobiltelefonen. Als schlecht separierbar erwiesen sich Metall-Matrix-Verbundwerkstoffe, insbesondere Aluminium Matrix Composite; Eisenhüttenschlacke, LCD-Panel.

Insgesamt besitzt die elektrodynamische Fragmentierung ein hohes Potential zur Separierung unterschiedlicher Materialien und könnte in bestehende Recyclingnetze eingebettet werden. Die gut separierbaren Materialien sollten vertieft untersucht werden, wobei vor allem detailliertere technische Abklärungen sowie Kosten/Nutzen-Abschätzungen gemacht werden müssen.

Umsetzung und Anwendungen (Deutsch)

Die Einsatzfelder der elektrodynamischen Fragmentierung liegen, soweit dies aus den durch­geführten Tests derzeit ersichtlich ist, im Bereich des Recyclings von Elektronikschrott, von KVA-Schlacke und einfachen Werkstoffverbunden.

Es ist geplant, in weiteren Versuchen an den erhaltenen Prozessprodukten aus den Tests genauere Unter­suchungen bezüglich Separierungsgrad vorzunehmen. Damit wäre eine Optimierung der Maschinenparameter (Elektrodenabstand, Anzahl der Pulse) möglich, um eine maximale Freisetzung und Trennung der jeweiligen Materialien zu erreichen. Ausserdem wird es zwingend notwendig sein, den Edelmetallgehalt der Fraktionen der aufgeschlossenen KVA-Schlacke zu bestimmen und auszuwerten. Weiter wäre die genauere Untersuchung der Prozesswässer sinnvoll. Diese Aspekte sollen in Folgeprojekten untersucht werden. Konkret wurde ein Antrag beim era-net Ecoinnovera und ein Gesuch bei der Forschungsförderung Kanton AG eingereicht (Der Antrag bezüglich weiterer Untersuchungen von nass ausgetragener KVA-Schlacke wurde von der Forschungsförderung AG inzwischen bewilligt).

Weiteres Vorgehen (Deutsch)

Die Machbarkeitsstudie hat klar gezeigt, dass die elektrodynamische Fragmentierung im Bereich Recycling einen Beitrag leisten kann. Erste interessante Materialien wurden identifiziert, bei denen einerseits eine gute technische Trennbarkeit gezeigt werden konnte, die aber andererseits auch ein hohes wirtschaftliches Potenzial aufweisen. Es ist geplant, die offenen Fragen bezüglich Nachbehandlung, Kosten/Nutzen, Energieaufwand etc. in Folgeprojekten genauer zu untersuchen. Einerseits können so die Bedingungen für die Wiederaufbereitung von Wertstoffen bestimmt werden, andererseits kann der Hersteller der Technologie bezüglich Verbesserungen der Prozesse beraten werden.

Publikationen / Ergebnisse (Deutsch)

keine