Spotlight Juni 2023: Neues katalytisches Verfahren zur Rückgewinnung wichtiger Materialien aus Verbundwerkstoffen in einem einzigen Prozess

Home > Spotlight Juni 2023: Neues katalytisches Verfahren zur Rückgewinnung wichtiger Materialien aus Verbundwerkstoffen in einem einzigen Prozess

Bisher praktisch unmöglich und ein enormes Problem: faserverstärkte Kunstharzverbundwerkstoffe (Epoxide) waren nicht recyclebar und z.B. die Rotorblätter von Windkraftanlagen summieren sich bis zum Jahr 2050 zu einem Abfallhaufen von 43 Millionen Tonnen. Forscher haben nun einen ersten wichtigen Schritt getan, um diese Verbundwerkstoffe wieder „aufzuschließen“ und katalytisch so aufzulösen, dass die Carbonfasern und die Harzinhaltsstoffe voneinander getrennt werden können, ohne dass die Materialien Schaden nehmen. Dabei ist das Verfahren nicht auf die Rotorblätter beschränkt, sondern kann für alle Verbundwerkstoffe angewendet werden. Insbesondere wegen der Rückgewinnung der teuren Kohlenstofffasern ist diese Methode beachtenswert und führt zu einer besseren Kreislaufwirtschaft, somit zu einer verbesserten Nachhaltigkeit.

Verbundwerkstoffe auf Kunstharzbasis meist verstärkt durch Carbonfasern sind auf lange Haltbarkeit ausgelegt und daher grundsätzlich schwer abbaubar und werden bisher als Abfall auf Mülldeponien gelagert und somit aus dem Kreislauf der Materialien herausgenommen.

Die Wissenschaftler der Universität Aarhus und dem Dänischen Technologischen Institut haben nun ein Verfahren zum Patent angemeldet, das auf der Basis eines Katalysators mit Ruthenium und verschiedenen Lösungsmitteln die Epoxidmatrix aufspalten kann und die Kohlenstofffasern freilegt, ohne diese zu beschädigen. Es werden die Inhaltsstoffe Bisphenol A und die Glasfasern bzw. Carbonfasern zurückgewonnen und können wiederverwendet werden.

Allerdings ist Ruthenium ein seltenes und teures Metall und die Effizienz des Verfahrend noch nicht auf industrielle Maßstäbe skaliert, aber mehr als ein Hoffnungsschimmer auf dem Weg hin zu einer vollständigen Verwertung der hochstabilen Verbundwerkstoffe.

 

Original Publikation:

Ahrens, A et al. (2023). Catalytic disconnection of C-O bonds in epoxy resins and composites. Nature, 617, 730–737.

 

Spotlight Juni 2023: Neues katalytisches Verfahren zur Rückgewinnung wichtiger Materialien aus Verbundwerkstoffen in einem einzigen Prozess

Weitere Spotlights


Spotlight März 2023: Wie kann Photovoltaik sicher und nachhaltig gestaltet werden?

Spotlight März 2023: Wie kann Photovoltaik sicher und nachhaltig gestaltet werden?

Herkömmliche Photovoltaik-Anlagen haben oft nur einen geringen Wirkungsgrad, d.h. nur ein Bruchteil der Sonnenenergie wird in elektrische Energie umgewandelt und nutzbar gemacht. Aus diesem Grund wird an innovativen Materialien geforscht, die die Energieausbeute deutlich erhöhen können und damit auch die Gewinnung von mehr elektrischer Energie aus regenerativen Quellen ermöglicht. Die meisten dieser Materialien enthalten jedoch […]

Weiterlesen

Spotlight November 2023: Frühwarn- und Maßnahmensystem für innovative Werkstoffe (eng. Early4AdMa)

Spotlight November 2023: Frühwarn- und Maßnahmensystem für innovative Werkstoffe (eng. Early4AdMa)

Innovative Werkstoffe eröffnen ein immenses Potenzial zur Bewältigung globaler Herausforderungen wie der Umweltzerstörung, der Umgestaltung des Energiesektors und der Entwicklung in Richtung Kreislaufwirtschaft. Um ihre Vorteile zu nutzen und gleichzeitig Sicherheit und Nachhaltigkeit zu gewährleisten, haben Regulierungsbehörden, wissenschaftliche Gemeinschaften und die Industrie die Notwendigkeit proaktiver Ansätze erkannt. Das „Early4AdMa“-System ist ein Instrument zur Risikobeherrschung für […]

Weiterlesen

Spotlight Juli 2020: Nanosicherheit – Mehr als nur Regulierungsprozesse

Spotlight Juli 2020: Nanosicherheit – Mehr als nur Regulierungsprozesse

Nanosicherheit ist mehr als nur ein notwendiger Aspekt in der Nanomaterialforschung und Regulierung. Dieser Forschungsbereich hat auch großes Potential, neue Innovationen voranzutreiben. Genau diesen Blickwinkel greift die Sonderausgabe Rethinking Nanosafety: Harnessing Progress and Driving Innovation“ von Chen et al. 2020 auf.   Der Artikel illustriert, dass gerade im Bereich der Biologie und Nanomedizin die Sicherheitsbetrachtung dazu beitragen […]

Weiterlesen

Spotlight September 2023: Mit Proteinen nach Rohstoffen angeln

Spotlight September 2023: Mit Proteinen nach Rohstoffen angeln

Die sogenannten Seltenen Erden wie Neodym, Dysprosium oder Cer sind Elemente, die nicht nur für die Energiewende von großer Bedeutung sind, sie dienen auch als Anteile von Magneten in Generatoren für die Stromerzeugung, wirken als Leuchtstoffe in energiesparenden Lampen oder als Teil des Autoabgaskatalysators. Die weltweite Produktion der Seltenen Erden wird derzeit stark von China […]

Weiterlesen

Skip to content