Im Rückblick

Wertschöpfen statt Wegwerfen - Zirkel.Training

Station 6 | 25. November 2021

Herkömmliche und neue Wege im Recycling von Elektroschrott

Wie genau funktioniert eigentlich das Recycling von Elektrogeräten? Welche Probleme stellen sich und welche neuen Verfahren sind in der Erprobung? Zu diesen Themen gab die sechste Station des Zirkel.Trainings Aufschluss. Dazu waren wir – mit 44 Teilnehmenden – virtuell zu Gast am Institut für Energiesysteme und Energietechnik der Hochschule Ruhr West in Bottrop.

Aktuelle Herausforderungen und die Antwort des konventionellen Recyclings

Prof. Dr.-Ing. Saulo H. Freitas Seabra da Rocha machte zunächst deutlich, warum effizientes Recycling zunehmend an Bedeutung gewinnt. Da sind zum einen die immer kürzeren Produktlebenszyklen von Elektrogeräten, die zu steigendem Pro-Kopf-Aufkommen an Elektroschrott führen. Zum anderen steigen auch die Metallpreise, z.B. von Kupfer oder Zinn, was die Wiedergewinnung lohnender macht.

Dennoch sind die Recyclingquoten von Metallen und seltenen Erden aus End-of-Life Produkten noch ausgesprochen niedrig: Während Stahl auf eine Quote von 31 % kommt, sind es beim Kupfer nur noch 17 % und bei Lithium oder seltenen Erden wie etwa Neodym verschwindend gering.

Manuelle Zerlegung von Elektroschrott – unwirtschaftlich

Wie kommt man aber nun an die Metalle? Eine Vergleichsstudie zu manuellen und automatischen Verfahren der Zerlegung zeigte, dass die händische Zerlegung kleiner Elektrogeräte im Schnitt etwa 16 Minuten dauert. Um dem Materialwert, der dadurch wiedergewonnen wird, zu entsprechen, müsste der Prozess jedoch zehn Mal schneller werden. Mit anderen Worten: die manuelle Zerlegung ist unwirtschaftlich.

Aktuelle Verfahren

Zur Erläuterung dieser aktuellen Recyclingverfahren von Elektroschrott hatte sich Prof. Saulo Seabra fachkundige Unterstützung von Michael Maurer geholt, Lehrbeauftragter an der Hochschule Ruhr West für Abfallwirtschaft und Projektleiter bei Zech Umwelt GmbH. Michael Maurer beschäftigt sich seit über 20 Jahren in der unternehmerischen Praxis mit der Frage, wie man Sekundärrohstoffe wieder in den Kreislauf bringen kann, die qualitativ von der Industrie akzeptiert und gleichzeitig wirtschaftlich sind.

Anhand eines Videos demonstrierten und erläuterten die Referenten die aktuellen Prozessschritte der Elektroschrottaufbereitung: von der Sammlung auf Wertstoffhöfen über die Zerkleinerung bis zu aufwändigen Sortierungen mittels verschiedener Verfahren (Magnetabscheider, Wirbelstromabscheider, NIR-Abscheider).

Deutlich wurde, wie schwierig es sein kann, Verbindungen verschiedener Materialien wieder zu trennen und Fraktionen zu erhalten, die in ihrer Reinheit und Form (z. B. Partikelgröße) wieder als Rohstoff nutzbar sind. Oftmals ist bei Mischfraktionen das thermische Recycling das Mittel der Wahl, d. h. die Verwendung als EBS (Ersatzbrennstoff). Gleichzeitig erwartet die Industrie, dass Sekundärrohstoffe in der Qualität (fast) so gut wie Primärrohstoffe, dabei aber günstiger sind.

Recycling mithilfe von Objektidentifikation und robotisierter Zerlegung

Als Alternative zum gezeigten Vorgehen stellte Prof. Saulo Seabra vor, was er im Rahmen Projekts „Prosperkolleg“ zurzeit im Forschung- und Demonstrationslabor Circular Digital Economy Lab gemeinsam mit Prof. Uwe Handmann und mit seinen Mitarbeiter:innen erprobt.

Erste Station der Zerlegestrecke ist hier die Objektidentifikation über Röntgenbilder und KI-gestützte Bilderkennung. Anhand der identifizierten Komponenten wird automatisch ein Zerlegungsplan erstellt, wonach anschließend eine robotisierte Zerteilung z. B. mittels eines Wasserstrahlschneiders erfolgt. Ergebnis sind Fraktionen, die aufkonzentrierte und möglichst sortenreine Wertstoffmengen enthalten.

Ein Akkuschrauber lässt sich beispielsweise so zerschneiden, dass der Motor, der Akku, das Getriebe usw. intakt bleiben und abgetrennt werden können.

Röntgenaufnahme Akkuschrauber
Röntgenaufnahme Akkuschrauber, Quelle: Prosperkolleg

Im gesamten Prozess werden die Objekte durch Roboterarme bewegt. Im Anschluss an dieses Zerlegeverfahren können die sauberen Fraktionen dann im herkömmlichen Verfahren weiterbearbeitet werden. Der Zeitgewinn gegenüber der manuellen Zerlegung ist deutlich: in weniger als einer Minute ist ein Gerät auseinandergenommen.

Und die Wirtschaftlichkeit dieses Verfahrens? Natürlich sind zunächst Investitionen erforderlich, um solche Anlagen aufzubauen. Rahmenbedingungen wie steigende Rohstoffpreise oder CO2-Bepreisung können dies jedoch bald rentabel machen.

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