Umwelttechnik 06.08.1999, 17:22 Uhr

Elektrodynamisches Recycling sprengt den Elektronikschrott

Ursprünglich für die Metallgewinnung aus Erzen entwickelt, sorgt das „Franka“-Verfahren auch bei Elektroschrott für sichere Trennungsimpulse.

Gut zweieinhalb Jahre ist es her, daß das Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz in Kraft getreten ist. Seither muß sich auch die Elektronikindustrie Gedanken über die spätere Entsorgung ihrer Produkte machen. Das Problem hierbei: Da die Kabel, Stecker, Platinen vorwiegend mittels mechanischer Verfahren wie Schneiden, Brechen oder Mahlen getrennt werden, war bislang eine sortenreine Separation der einzelnen Materialien nicht möglich. Aus Ost-Westfalen-Lippe kommt jetzt eine neue Technologie – das elektrodynamische Recycling.
Mit dem Verfahren sollen die bisherigen Separierungsschwierigkeiten überwunden werden: In einem Wasserbad werden dazu die Fest- und Verbundstoffe Stromstößen mit Pulsanstiegszeiten von 200 ns bei 250 KV bis 420 KV und 15 KA ausgesetzt. Jede Sekunde werden dabei sieben Impulse in einem Hochspannungs-Pulsgenerator erzeugt. Die Schockwellen und Stromschläge, die durch die sehr kurze Hochspannungsentladung entstehen, bewirken, daß sich die einzelnen Bestandteile voneinander trennen. Der Unterschied zu kompressiven Verfahren, die ausschließlich die im Wasser entstehenden Druckwellen für die Zerlegung nutzen: das elektrodynamische Recycling arbeitet energetisch effizienter. Die Entladung läuft direkt durch den Festkörper. Dabei fließen die Ströme bevorzugt auf Bahnen, die bei kristallinen Stoffen wie etwa Keramik entlang der Korngrenzen und bei Verbundstoffen entlang der Phasengrenzen verlaufen. „Durch den Druck, der sich im Inneren des Elektronikschrotteils aufbaut, zerspringen die Komponenten explosionsartig. Nach der Bearbeitung, die nur wenige Sekunden dauert, liegen die Komponenten in ihrer ursprünglichen Form vor. In einem weiteren Prozeßschritt werden die Fraktionen dann mittels Magneten und Nichtmetallscheidern nochmals feinsortiert“, erläutert Bernard Kotte, Projektleiter für die elektrodynamische Fragmentierungsanlage (Franka) beim Centrum für Elektroimpuls-Recycling GmbH (CER) in Bad Oeynhausen. Der Vorteil dieses Verfahrens: Es kommt ohne den Einsatz mechanischer, verschleißanfälliger Zerkleinerungswerkzeuge aus. Verunreinigungen, wie sie bei den klassischen Mahlverfahren auftreten, werden vermieden. Die Endprodukte sind sortenrein und können – abhängig von der Bearbeitungszeit – in jeder Korngröße gewonnen werden.
„Leider findet das Franka-Verfahren bislang noch keine Anwendung in der Elektronikschrott-Recycling-Industrie. Der Grund: Noch immer kämpfen die Verwertungsunternehmen gegen die zu Dumpingpreisen angebotene Deponierung“, hat Bernhard Kotte derzeit noch Grund zur Klage. Dennoch ist er davon überzeugt, „daß sich das Verfahren über kurz oder lang durchsetzen wird.“ Mehrere hundert Beschäftigte in Produktion, Vertrieb und Service könnten dann nach den CER-Schätzungen einen neuen Arbeitsplatz in Ost-Westfalen-Lippe und an anderen innovativen Standorten finden. Die Perspektiven seien nicht zuletzt deshalb interessant, weil mit der Fragmentierungsanlage auch andere Fest- und Verbundstoffe getrennt, Hartstoffe verunreinigungsarm zerkleinert, Rohstoffe aufbereitet und Wertstoffe aufgeschlossen werden können.
Entwickelt wurde die elektrodynamische Technologie bereits vor rund 40 Jahren für sibirische Erzbergwerke, wo sie dazu verwandt wurde, Metalle aus Erzbrocken zu lösen. „Das Franka-Verfahren ist eine interessante Technik. Bei vielen Materialien ermöglicht sie erstmals ein wirkliches Recycling, da die getrennten Komponenten ohne Qualitätsverlust wiederverwendbar sind“, erklärt Ralf Sträßner vom Forschungszentrum Karlsruhe deren Vorteile für die heute angestrebte Kreislaufwirtschaft. Und der Projektingenieur findet dafür auch gleich ein praxisnahes Anwendungsbeispiel: Beton. Er besteht zu über 80 % aus dem Betonzuschlag Kies und Sand. Der Rest ist Zement. Mit der Fragmentierungsanlage könne der in Deutschland in großen Mengen anfallende Altbeton leicht in seine Ausgangsstoffe zerlegt und die einzelnen Fraktionen problemlos wieder zur Betonherstellung verwandt werden. Auch die Stahleinlagen, die der Verstärkung des Betons dienen, ließen sich recyclen.
Seit März testet die Müllverbrennungsanlage (MVA) Bielefeld-Herford zudem in einer Pilotanlage, ob auch die bislang nur beschränkt verwendbare MVA-Schlacke mit Hilfe von „Franka“ ökologisch und ökonomisch sinnvoll aufbereitet werden kann. Bislang wurde die Schlacke in Mühlen zermahlen, um den darin enthaltenen Metallanteil in Höhe von 30 % bis 40 % abtrennen zu können. Der Reststoff wurde anschließend mehrere Monate eingelagert, um so die chemischen Reaktionen in dem Abfallprodukt zur Ruhe kommen zu lassen. Doch trotz dieser Aufbereitung durfte der Rückstand schließlich nur dort deponiert werden, wo unter ihm im Boden wasserundurchlässige Schichten waren.
Ebenso wie beim Elektronikschrottrecycling wird die MVA-Schlacke beim Franka-Verfahren in einem Wasserbad Stromstößen von 250 KV bis 420 KV und 200 ns Pulsanstiegszeit bei einer Stromstärke von 15 KA ausgesetzt. Freie Hydroxylradikale aus der Schockwelle und aus funkeninduzierten Plasmaprozessen bewirken dabei eine unmittelbare Oxidation und Passivierung der Schlackepartikel. Das Ergebnis: Die Schwermetallkonzentration wird durch den Prozeß radikal reduziert und die Säurebildner in eine für das Grundwasser unlösliche Form überführt. So ist der Reststoff anschließend als hochwertiger Sekundär-Rohstoff für die Bauindustrie sowie der Metallanteil bei der Stahlerzeugung verwendbar.
Stündlich rund 2,5 t Schlacke (täglich bis zu 20 t) können derzeit in der Pilotanlage aufbereitet werden. Sollten die Testergebnisse weiterhin vielversprechend bleiben, wird in der MVA Bielefeld-Herford eine größere Anlage gebaut werden, die dann täglich 250 t bis 300 t Schlacke verwerten kann. Einen großen Erfolg hat die „Franka“-Technologie aber schon errungen: Sie wird im kommenden Jahr als zukunftsweisendes Projekt auf der EXPO 2000 präsentiert werden.
JUTTA GRÖSCHL
Die elektrodynamische Fragmentierungsanlage „Franka“ kommt ohne verschleißanfällige mechanische Zerkleinerungswerkzeuge aus.

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  • Jutta Gröschl

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