Flugzeug, Automobil oder Fahrrad – die Branchen sind vielseitig, wenn es leicht und stabil sein soll und carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK) zum Einsatz kommen. Der Verbundwerkstoff verfügt über ein enormes Leichtbaupotenzial, welches auch in Zukunft immer öfter genutzt werden wird. Unterschiedliche Studien gehen von einem jährlichen Wachstum der CFK-Branche im zweistelligen Prozentbereich aus. Da liegt es nahe sich intensiv der Fragestellung zu widmen was am Ende des Lebenszyklus von CFK steht. In Zukunft werden daher die CFK-haltigen Abfallströme deutlich zunehmen und die Kreislaufwirtschaft vor neue Herausforderungen stellen. Ungenutzte Recyclingpotentiale und alternative Entsorgungsmöglichkeiten sind daher zentrale Fragestellungen sowohl für Hersteller als auch Entsorger.

Das im Oktober 2016 gestartete Projekt MAI UCB zwischen dem Umweltcluster Bayern (UCB) und dem Spitzencluster MAI Carbon widmete sich deshalb Fragestellungen rund um Entsorgung und Verwertung von kohlenstofffaserhaltigen Abfällen. Das Projekt verfolgte das Ziel, intelligente und nachhaltige Lösungen für die Verwertung und Entsorgung von carbonfaserhaltigen Reststoffen zu identifizieren und näher zu beleuchten. Es ging dabei um die Entwicklung einer nachhaltigen Basis, die über die Laufzeit des Projektes hinweg Prozesse in Gang setzt, die die Verwertung von CFK weiter entwickelt und in Bayern verankert.

Neben der etablierten Pyrolyse stehen gerade zahlreiche neue Faser-Matrix-Separationsverfahren in der Erprobung. Solvolyse, überkritisches Wasser, induktive Erwärmung und elektromagnetische Zerkleinerung stecken dabei noch in den Kinderschuhen. Ist die Faser erfolgreich von der Matrix getrennt, eröffnen sich gegenwärtig immer neue Wege zur Weiterverarbeitung. Fasern, die lang erhalten bleiben, werden textil zu Tapes, Garnen oder Vliesen veredelt. Kurze Fasern und Stäube können im Spritzguss Verwendung finden. Dabei ist es das Ziel, die Fasern immer wieder aufs Neue einzusetzen. Selbst kürzeste Fasern können die mechanischen Eigenschaften von Spritzgussmassen deutlich erhöhen.

CFK lässt sich aufgrund des Kohlenstoffgehaltes weder deponieren noch aufgrund der Stabilität der Faser in herkömmlichen Müllverbrennungsanlagen verbrennen. Tobias Walter stellte anlässlich der eintägigen Veranstaltung im Technologiezentrum Augsburg (TZA) eine Lösung der AlzChem GmbH vor. Hier wurden CFK-Abfälle aus Rohstoff für die Calciumcarbid-Herstellung erfolgreich erprobt. Des Weiteren wurden auch die Ergebnisse der Georgsmarienhütte vorgestellt, welche CFK-Abfall als Primärkohleersatz in der Stahlherstellung erfolgreich getestet hat. Auch der Sondermüllverbrenner Indaver führt gegenwärtig eine thermische Verwertung von CFK erfolgreich durch.

Flankiert wurden die Beiträge der neuen Verfahren zur Verwertung von CFK durch wissenschaftliche Begleitungen der RWTH Aachen und der TU Dresden. Frau Maria Reiter von Fraunhofer IGCV stellte die Herausforderungen bei der Ökobilanzierung von CFK-Verwertungsmethoden dar. Auch hier wurde deutlich, je nachdem wie und wo der Werkstoff eingesetzt wird, kann er ökologisch nachhaltig sein. Selbst ohne Recycling gelingt es bereits heute, durch neue Technologien und Energieerzeugung, die CO₂-Bilanz von CFK positiv darzustellen. Berücksichtigt man zukünftig das Recycling, wird diese Tendenz noch verstärkt.

Festzuhalten bleibt, dass CFK ein Werkstoff in der Entwicklung ist. Die gängige Meinung, CFK sei nicht nachhaltig, ist veraltet. Die Technologien für einen nachhaltigen Einsatz von CFK sind vorhanden und werden bereits eingesetzt. Neue Anwendungen von recyclierten Materialien finden sich fast täglich. Entscheidend wird nach wie vor der Preis sein. Die Tendenz zeigt weiter nach unten. Der Thementag „Verwertung von CFK-haltigen Abfällen“ zeigte auf, dass es durchaus marktfähige Geschäftsmodelle zur Entsorgung und zum Recycling gibt, die jedoch noch verstärkt für den Massenmarkt ausgebaut werden müssen.

„Für den weiteren Erfolg dieses Werkstoffes wird es wichtig sein, dass wir wertschöpfende Voraussetzungen entwickeln“, reüssiert Prof. Dr. Volker Warzelhan, Vorstandsmitglied des Carbon Composites e.V.