2000 °C in 0,5 Sekunden: Forscher jagen Strom durch Windrad-Schrott und gewinnen Rohstoffe

Die erste Generation deutscher Windräder kommt in die Jahre. Anlagen aus dem Boom der frühen 2000er erreichen jetzt das Ende ihrer Laufzeit von 20 bis 25 Jahren. Bei jedem Rückbau fallen alte Rotorblätter an: Das Umweltbundesamt rechnet in diesem Jahrzehnt mit bis zu 20.000 t Material pro Jahr, in den 2030er-Jahren mit bis zu 50.000 t. Weltweit sollen sich bis 2050 mehr als 40 Mio. t ausgedienter Blätter anhäufen.

Üblicherweise landen die Alt-Flügel im Zementwerk. Dort werden sie zerkleinert und im Drehrohrofen mitverbrannt. Ein Forschungsteam der Tsinghua-Universität in Peking will aus diesem Down- nun ein Upcycling machen: Mithilfe eines neuen Verfahrens sollen aus Blattschrott Werkstoffe werden, die in die nächste Generation Rotorblätter wandern.

Ein Stromstoß für 2000 °C

Das Verfahren heißt Flash Joule Heating, auf Deutsch etwa Blitz-Widerstandsheizen. Bing Deng ist Chemie- und Umweltingenieur an der Tsinghua-Universität und Leiter der Studie. Zusammen mit Hao Bi, Umweltingenieur und Erstautor, hat er das Verfahren so aufgebaut:

• Die alten Blätter werden zu Pulver gemahlen und mit etwas Ruß gemischt. Der Ruß macht das Pulver elektrisch leitfähig.
• Das Gemisch kommt in ein Quarzrohr, an dessen Enden jeweils eine Graphitelektrode sitzt.
• Ein Kondensator jagt einen kurzen, starken Stromstoß durch das Pulver.
• Weil das Pulver dem Strom Widerstand entgegensetzt, wird die elektrische Energie direkt im Material zu Wärme. Es gibt also keinen Ofen, der von außen heizt.
• Innerhalb einer halben Sekunde erreicht das Pulver so rund 2000 °C. Nach zwei Sekunden ist alles vorbei, die Probe kühlt ab.

Chemie statt Ofen

In diesen zwei Sekunden läuft eine chemische Reaktion ab, für die Industrieöfen sonst Stunden brauchen. Das Siliziumdioxid aus den Glasfasern reagiert mit dem Kohlenstoff aus dem Harz zu Siliziumkarbid. Die Keramik ist fast so hart wie Diamant und bis weit über 1000 °C hitzefest, man kennt sie aus Schleifscheiben und Bremsscheiben.

Der übrige Kohlenstoff ordnet sich zu Graphen, also Lagen aus Kohlenstoffatomen in Wabenstruktur, die extrem zugfest sind und Wärme und Strom leiten. Heraus kommt ein graues Pulver, das zu rund zwei Dritteln aus Graphen und zu einem Drittel aus Siliziumkarbid besteht.

Ein Zusatz von 0,3 % soll neue Blätter steifer machen

Dieses Pulver ist der eigentliche Zweck des ganzen Verfahrens. Die Forscher rührten es in frisches Epoxidharz ein, wie es im Rotorblattbau verwendet wird. Schon bei der Zugabe von 0,3 % wurde das Harz laut den Forschenden unter Zug um 27 % steifer und um 11 % fester, auf Biegung um 9 % steifer. Eine noch kleinere Dosis von 0,1 % ließ Wärme um 41 % schneller durch das Harz wandern.

Das könnte Blättern helfen, die im Winter elektrisch enteist werden, weil die Heizwärme sich besser verteilt. „Die Mischung aus Siliziumkarbid und Graphen kann zurück in die Harze neuer Rotorblätter und verbessert deren mechanische und thermische Eigenschaften“, erklärt Deng.

Vorteile bei Kosten und Klima?

In einer Modellkalkulation der Forscher bringt eine Tonne Blattschrott mit dem neuen Verfahren ca. 80 $ Gewinn ein. Denn Graphen und Siliziumkarbid sind gefragte Werkstoffe. Die Pyrolyse, bei der das Harz in Öl und Gas zerlegt wird, kostet im selben Modell etwa 460 $ pro Tonne, das Auflösen in Säure rund 1800 $. Berücksichtigt sind dabei nur die laufenden Kosten; was der Bau einer Anlage kostet, bleibt außen vor.

Auch die Klimabilanz fällt im Modell zugunsten des Teams aus. Das Verfahren erzeuge 83 % weniger Treibhausgase als die Pyrolyse und 92 % weniger als das chemische Auflösen.

Beides sind allerdings keine Messwerte aus einer Anlage, und den Weg ins Zementwerk haben die Forscher nicht mitgerechnet.

Noch Gramm, keine Tonnen

Die ersten Versuche im Labor liefen mit kleinen Mengen von 0,3 g, 1,2 g und 10 g Pulver pro Durchgang. Einen Reaktor für 200 g hat das Team nach eigenen Angaben gebaut, Ergebnisse daraus liegen aber noch nicht vor. Simulationen zufolge ließen sich mit 500 V Spannung Chargen von etwa 300 g verarbeiten. Von Blattschrott in Tonnenmenge ist das weit entfernt.

Ein weiterer Stolperstein ist der nötige Ruß: Er macht gut ein Viertel des Ausgangsgemischs aus und muss zugekauft werden. Die Forscher zeigen allerdings, dass das Graphen aus einem Durchgang den Ruß im nächsten ersetzen kann, sodass frischer Ruß nur zum Start nötig wäre.

Ganz neu ist das Verfahren nicht: Deng hatte schon 2024 mit Kollegen gezeigt, dass sich glasfaserverstärkter Kunststoff per Stromstoß in Siliziumkarbid verwandeln lässt, damals mit zugesetzten Kohlefasern und reinem Siliziumkarbid als Ziel. Jetzt kamen jedoch echte Altblätter aus einem Windpark in der Provinz Guizhou zum Einsatz, und das Gemisch aus beiden Stoffen ist gewollt.

Getestet wurde das Pulver bislang nur im reinen Harz, nicht im fertigen Faserverbund eines Blatts. Wie es sich dort über Jahre hält, weiß noch niemand. Ein chinesisches Patent ist erteilt und lizenziert, Industriepartner sucht das Team noch.

Und in Deutschland?

Für Deutschland geht es dabei weniger um Müllhalden. Deponieren dürfen Betreiber ausgediente Blätter hierzulande seit 2005 nicht mehr, und die Zementwerke nehmen das Material zuverlässig ab: Das Harz ersetzt dort Kohle als Brennstoff, die Glasfasern ersetzen Sand im Zementklinker. Es bleibt zwar nichts übrig, aber aus einem Hightech-Bauteil werden auf diese Weise nur Brennmaterial und Füllstoff.

Das Umweltbundesamt dringt deshalb seit Jahren auf höherwertige Wege und darauf, dass Hersteller den Aufbau ihrer Blätter dokumentieren, damit Recycler wissen, womit sie es zu tun haben. Wie die Blätter von morgen besser zerlegbar werden, zeigt ein Fraunhofer-Konzept aus Chemnitz mit austauschbarer Vorderkante.

Für die Zehntausende Tonnen, die schon jetzt vom Netz gehen, helfen solche Konzepte aber nicht. Für sie könnte der Stromstoß aus Peking interessant werden – sofern sich damit einmal nicht nur wenige Gramm, sondern ganze Tonnen zerlegen lassen.

Quellen

• Bi, H. et al.: Upcycling of waste wind turbine blades by electrothermal reduction toward circular resin composite applications. Chem Circularity, 6.11.2026. https://doi.org/10.1016/j.checir.2026.100201
• Cell Press: Scientists give hard-to-recycle wind turbine blades a second life. Pressemitteilung via EurekAlert, 6.11.2026. https://www.eurekalert.org/news-releases/1149670
• Umweltbundesamt: Rotorblattverwertung von A bis Z. Pressemitteilung. https://www.umweltbundesamt.de/presse/pressemitteilungen/rotorblattverwertung-von-a-bis-z