Skip to main content
main-content

Über dieses Buch

Das Recycling von Altgeräten, Werkstoffen und anderen Materialien leistet einen wesentlichen Beitrag zur Ressourcenschonung, Schadstoffbeseitigung und Energieeinsparung sowie zur Reduzierung von Deponievolumen. Die einsetzbare Recyclingtechnik ist dabei eine grundlegende Voraussetzung für die wirtschaftliche Realisierung der Prozesse.

Das Buch behandelt zu Beginn die verfügbaren mechanischen, thermischen und physikalisch-chemischen Verfahrenstechniken. In den folgenden materialspezifischen Abschnitten werden die Werkstofftypen und Abfallsorten vorgestellt und daraus die möglichen und technisch realisierten Recyclingverfahren für Metallschrotte, Altkunststoffe, Altglas, Altpapier, Stäube und flüssige Abfälle abgeleitet und bewertet. Es folgt die Beschreibung der Recyclingverfahren für sehr komplexe Altprodukte (Elektro- und Elektronikgeräte, Autos). Die Technologien und Apparate werden durch 137 Verfahrensfließbilder und Apparateskizzen erläutert. Ein Abschnitt zu der Alternative der energetischen Verwertung von Altstoffen vervollständigt die Abhandlungen. Abschließend wird den Ingenieuren des Maschinen- und Anlagenbaus eine Zusammenstellung zur Recyclingverträglichkeit von Werkstoffen und Produkten an die Hand gegeben, die eine recyclinggerechte Konstruktion und Fertigung ermöglicht.

Das Buch ist als einführende Literatur in die Recyclingtechnik konzipiert und deshalb besonders für die Lehre in der umwelttechnischen und ingenieurtechnischen Ausbildung geeigne

t. Darüber hinaus wird es auch als zusammenfassende Darstellung der Recyclingtechnik das Interesse von Fachleuten in Entsorgungsunternehmen und Umweltbehörden finden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Grundlagen der Kreislaufwirtschaft

Zusammenfassung
Bei der Produktion wirtschaftlicher Güter, bei deren Gebrauch sowie am Ende ihrer Nutzungszeit entstehen Abfälle. Im KrWG ist der Abfallbegriff wie folgt definiert: ″Abfälle im Sinne des Gesetzes sind alle Stoffe oder Gegenstände, deren sich der Besitzer entledigt, entledigen will oder entledigen muss.″
Produktionsrückstände, Verpackungen, Altprodukte, Altgebäude und -anlagen sind überwiegend fester Natur, es fallen aber auch Abfalllösungen, Abwässer und Abgase an. Feste Abfälle wurden lange Zeit vielfach in sehr verschiedenen Formen deponiert, Abwässer in Flüsse eingeleitet und Abgase in die Luft entlassen. Abfälle enthalten jedoch häufig Komponenten oder Inhaltsstoffe, deren weitere oder erneute Nutzung möglich ist. Sie besitzen also einen Restwert, wie z. B. Eisenschrott oder Altpapier. Ein solcher Restwert ist ein erstes, Erlös-getriebenes Motiv für eine Verwertung. Die Erzeugung wirtschaftlicher Güter erfordert den Einsatz von Rohstoffen, Energie, Arbeitskraft und Kapital. Durch die Wiederverwendung von Komponenten aus Altprodukten und die Verwertung von Sekundärrohstoffen, die aus Abfällen gewinnbar sind, können ein großer Anteil der eingesetzten Rohstoffe und der zur Erzeugung der Werkstoffe und Produkte aufgewendeten Energie erneut nutzbar gemacht und damit die begrenzt verfügbaren Ressourcen geschont werden. Neben unmittelbarem betriebswirtschaftlichen Nutzen tritt damit als zweites Motiv die Ressourcenschonung hinzu, die langfristige volkswirtschaftliche und gesellschaftspolitische Auswirkungen hat
Hans Martens, Daniel Goldmann

2. Stufen der Recyclingkette

Zusammenfassung
Um sich den technischen Fragestellungen im gesamten Recycling- bzw. Verwertungsprozess zu nähern, ist zunächst der Weg des Abfalls vom jeweiligen Anfallort bis zum finalen Einsatz der Sekundärrohstoffe in geeignete Produktionsprozesse zu charakterisieren. Grundsätzlich lässt sich diese Verwertungsskette in 4 Stufen gliedern, die je nach Abfallart zum Teil oder vollständig durchlaufen werden müssen.
Der erste Schritt in der Verwertungskette besteht in der Sammlung von Abfällen. Diese können je nach Abfallart lokal, regional oder zentral und in stark vermischten, eingeschränkt gemischten Sammelgruppen oder sortenreinen Abfallarten auftreten. Während Post-Production-Abfälle und Post-Industrial-Abfälle (siehe Kap. 1) meist gut organisiert und in Gebinden in einem „B2B“ (Business-to-Business) System vom Abfallerzeuger an den Entsorger übergeben werden, gelangen Post-Consumer-Abfälle in einem „C2B“ (Consumer-to-Business) System in kleinen Mengeneinheiten vom Letztbesitzer/Konsumenten zum Entsorger. Dies wirkt sich auf die Gestaltung der Sammelsysteme aus.
Hans Martens, Daniel Goldmann

3. Manuelle und mechanische Verfahrenstechniken zur Aufbereitung von Abfällen und zur Schadstoffentfrachtung

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die Grundlagen der eingesetzten Prozesse zur Schadstoffentfrachtung, Demontage und Aufbereitung behandelt. Die Verfahren der mechanischen Aufbereitung haben sich weitgehend aus den Verfahren für die Aufbereitung fester mineralischer Primärrohstoffe entwickelt und werden hier gemäß der klassischen Abfolge:
- Zerkleinerung
- Klassierung
- Sortierung
- Kompaktierung sowie
- Feststoff-Fluid-Trennung
beschrieben. Auf eine Beschreibung der begleitenden Grundoperationen Homogenisierung, Probenahme, Qualitätskontrolle und Lagerung wird im Rahmen dieses Buches verzichtet. Eine weitere Vertiefung findet sich in der umfangreichen Spezialliteratur zur Aufbereitungstechnik und zur Mechanischen Verfahrenstechnik sowie zu Aufbereitungsprozessen im Recycling. Im vorliegenden Lehrbuch werden besonders die für den Recyclingbereich relevanten Anwendungen und Neuentwicklungen dargestellt.
Hans Martens, Daniel Goldmann

4. Thermische Verfahrenstechniken und chemische Verfahren

Zusammenfassung
Parallel zu den in Kap. 3 vorgestellten mechanischen Verfahren für den Aufschluss und die Sortierung von Werkstoffen sowie für die Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten oder Gasen stehen noch zahlreiche thermische Verfahrenstechniken (z. B. Löseverfahren, Destillation, Absorption, Membranverfahren) und chemische Verfahren zur Trennung und Reinigung von festen und flüssigen Abfällen zur Verfügung. Diese werden auch zur Abtrennung von Beimengungen, Beschichtungen, Fetten u. a. von der Hauptmasse fester Abfälle eingesetzt und haben in einem solchen Fall den Charakter von Vorbehandlungsprozessen für die mechanischen Verfahren. Die thermischen Verfahrenstechniken und chemischen Verfahren sind vor allem als wesentliche Verarbeitungsstufe im Anschluss an die mechanischen Aufbereitungsstufen erforderlich. Dazu gehört beim Recycling von metallischen Werkstoffen und Glaswerkstoffen an erster Stelle der Schmelzprozess. Schlacken und Aschen aus solchen thermischen Prozessen können wiederum durch nachgeschaltete mechanische Aufbereitungsprozesse weiterbehandelt werden. Zudem sind verschiedene physikalische, chemische und elektrochemische Löseprozesse für metallische Werkstoffe, Kunststoffe und feste Abfälle im Einsatz. Besondere Bedeutung haben physikalische und chemische Prozesse für die erforderliche Stofftrennung und Stoffreinigung in Schmelzen und Lösungen sowie für die danach erforderliche Abscheidung der reinen festen Stoffe aus Lösungen. Für die weniger häufigen flüssigen und gasförmigen Abfälle sind praktisch nur thermische und chemische Verfahrenstechniken einsetzbar.
Hans Martens, Daniel Goldmann

5. Hochtemperatur-Verfahren

Zusammenfassung
Durch Anwendung höherer Temperaturen (˃ 200 °C) sind weitere chemische Reaktionen (Feststoff-Gas-Reaktionen und Reaktionen in Schmelzen) möglich. Sie verlaufen mit großer Geschwindigkeit, so dass nur kleine Reaktionsräume erforderlich sind (hohe Raum-Zeit-Ausbeute). Zu diesen Reaktionen gehören die thermische Zersetzung, die Oxidation und die Reduktion anorganischer Stoffe (Salze, Schrotte, Oxide) sowie durch eine Stoffumwandlung (Spaltung, Vergasung, Verbrennung) die Zerstörung organischer Stoffe in Abfällen (Kunststoffe, Textilien, Lösemittel, Öle, Holz). Die Schmelztechnologien sind die bevorzugten Verfahren für die Gewinnung von Metallen und für das Recycling metallischer Abfälle. Die Gründe dafür sind die Schmelzbarkeit der Metalle, ihre gegenseitige Löslichkeit in den Schmelzen, die Entstehung von Schmelzphasen bei Hochtemperatur-Reduktionsreaktionen und die Raffinationsmöglichkeiten der Schmelzen mit Gasen und Salzen. Wegen der überragenden Rolle der Schmelztechnik für das Recycling metallischer Werkstoffe und die dabei sehr stoffspezifischen Verfahren, ist die „Schmelzmetallurgische Recyclingtechnik“ am Anfang des Kap. 6 „Recycling von metallischen Werkstoffen und metallhaltigen Abfällen“ in Abschn. 6.1 besprochen.
Hans Martens, Daniel Goldmann

6. Recycling von metallischen Werkstoffen und metallhaltigen Abfällen

Zusammenfassung
Die metallischen Werkstoffe sind auf Grund ihrer herausragentabden technischen Eigenschaften (mechanische Festigkeit und Elastizität bei hohen und niedrigen Temperaturen, elektrische sowie thermische Leitfähigkeit u. a.) nach Qualitäten und Masse die größte Werkstoffgruppe. Dementsprechend ist der Anfall an nicht mehr verwendungsfähigen metallischen Werkstoffen in Form von Neuschrotten sowie Alt- oder Sammelschrotten und metallhaltigen Altprodukten außerordentlich umfangreich.
Bereits im Vorwort wurde auf die jahrtausendalte Tradition des Recyclings von Altmetallen verwiesen, die aus ihrem geringen Wertverlust am Ende der Nutzungszeit und den z. T. relativ unkomplizierten Recyclingverfahren resultieren. Deshalb kann heute ein bedeutender Anteil des Metallbedarfs weltweit durch Recycling abgedeckt werden. In Deutschland konnten nach Angaben von 2004 (Quelle: Umweltbundesamt) folgende Anteile von recyceltem Metall am Gesamtbedarf erreicht werden:
über 50 %: Pb,
30…50 %: Al, Cu, Stahl, W, Au, Ag, Pt, Pd,
10…30 %: Zn, Cr, Co, Mn, Mo, Ni,
5…10 %: Sn, Ti, Ta.
Die große Anzahl der technisch verwendeten Metalle (die sog. Gebrauchsmetalle) und die Vielfalt ihrer Gemische machen es erforderlich, dass für die Ausarbeitung von Recyclingtechnologien grundlegende Kenntnisse über die verschiedenen Werkstoffarten und Werkstoffqualitäten vorhanden sein müssen.
Hans Martens, Daniel Goldmann

7. Recycling von Kunststoffen

Zusammenfassung
Die Bezeichnung Kunststoffe wird oft parallel mit der Bezeichnung Polymere verwendet. In diesem Buch soll der Begriff Polymere für alle Stoffe aus hochmolekularen organischen Verbindungen (Makromolekülen) Verwendung finden. Kunststoffe sind dann die Polymere, die chemisch synthetisiert wurden und als Werkstoffe genutzt werden. Die Kunststoffwerkstoffe entstehen erst durch Einmischung verschiedener Zusatzstoffe (Stabilisatoren, Füllstoffe, Farbstoffe u. a.) in die Polymere. Die Polymere werden mit verschiedenen Verfahren aus niedermolekularen Grundbausteinen (Monomere) über chemische Reaktionen hergestellt. Die Polymere bestehen aus den Hauptelementen Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff sowie weiteren Nichtmetallen (N, Cl, F, S) oder dem Halbmetall Silizium (Silikone). Zwischen den Atomen existiert als chemische Hauptvalenzbindung die kovalente Atombindung (Elektronenpaarbindung), die durch physikalische zwischenmolekulare Kräfte (ZMK) ergänzt wird. Aus der Vielfalt der herstellbaren Grundbausteine einerseits und den Varianten ihrer chemischen Reaktionen und Vernetzungen andererseits sowie der Vermischung verschiedener Monomere vor der Polymerisierung (Copolymere) resultiert die Vielzahl an existierenden Kunststoffsorten. Die atomare und strukturelle Zusammensetzung, die ZMK sowie der Grad der Vernetzung der Makromoleküle und die verschiedenen Zusatzstoffe bestimmen die Werkstoffeigenschaften und Recyclingeigenschaften (thermische und mechanische Belastbarkeit, Löslichkeit, Dichte) der Kunststoffe [7.1, 7.2].
Hans Martens, Daniel Goldmann

8. Recycling von Papier

Zusammenfassung
Papier ist ein Werkstoff aus Pflanzenfasern, der in dünnen Schichten (Blätter) verwendet wird. Der Zusammenhalt der Fasern entsteht durch Verfilzung und Eigenverklebung. Das unbehandelte Naturpapier wird meist durch Beschichtungen (Streichen, Imprägnieren, Pergamentieren, Kaschieren) veredelt. Pappe unterscheidet sich vom Papier durch die Stärke der Schicht und die ungebleichten Fasern (braune Ware). Die eingesetzten Pflanzenfasern sind Holzschliff, Zellstoff und Altpapier-Fasern. Holschliff wird durch das mechanische Zerfasern von Holz hergestellt. Zellstoff wird aus Holzschnitzeln durch eine nasschemische Behandlung (Soda, Natriumsulfit) bei ca. 160 °C erzeugt. Dabei werden die Zellstofffasern vom Lignin getrennt. An dieses Kochen schließen sich Wasch- und Bleichprozesse (Sauerstoff, Wasserstoffperoxid ) an. Bleichmittel aus Chlorverbindungen kommen nicht mehr zur Anwendung (Bildung giftiger chlororganischer Verbindungen). Die Verwendung der Altpapier-Fasern erfordert eine vorausgehende mehrstufige Aufbereitung des Altpapiers (Aussortierung von Fremdstoffen, Zerfasern, Bleichen, Reinigen), um die Sekundärfasern zu gewinnen. In deutschen Papierfabriken deckte Altpapier im Jahr 2011 71 % des Rohstoffeinsatzes ab. Entsprechend der angestrebten Papierqualität wird meist eine Mischung aus Primär- und Sekundärfasern verwendet, die in Wasser suspendiert (Stofflöser) und einem Mahlprozess unterzogen werden. Das Mahlen hat die Aufgabe, die Fasern zu quetschen und zu fibrillieren (Spaltung in der Längsrichtung), um die Verfilzung und Eigenverklebung der Papierschicht zu gewährleisten. Dieser Pulpe werden verschiedene Hilfsstoffe zugesetzt. Solche Hilfsstoffe sind Füllstoffe (Kaolin, Calciumcarbonat, Titandioxid), Leimstoffe und Farben (Pigmente, Farbstoffe).
Hans Martens, Daniel Goldmann

9. Recycling von Glas und Keramik

Zusammenfassung
Die Werkstoffe dieser Gruppe bestehen überwiegend aus Silikaten und in geringerem Umfang aus Oxiden (Al2O3, MgO, ZrO2) oder Carbiden bzw. Nitriden (SiC, BN, AlN, Si3N4). Die vorliegenden anorganischen Verbindungen zeichnen sich durch eine große thermische und meist auch chemische Stabilität aus. Diese Eigenschaften resultieren bei den Silikaten vor allem aus der großen Stabilität der Si–O-Bindung, die als SiO4-Baugruppe (SiO4-Tetraeder) in kristallinen und glasigen Silikaten die Grundstruktur bildet. Als Bindungspartner der silikatischen Anionenkomplexe sind hauptsächlich die Oxide Al2O3, CaO, MgO, FeOn, Na2O und K2O zu nennen. Zur Herstellung der Werkstoffe werden relativ günstige silikatische Rohstoffe (Ton, Kaolin) verwendet, die in der Grundsubstanz aus Alumosilikaten bestehen sowie Quarzsand (SiO2). Dazu kommen die ebenfalls preiswerten carbonatischen Rohstoffe Kalkstein (CaCO3) und Dolomit (CaCO3 ∙ MgCO3) (sowie bei Gläsern Soda – Na2CO3). Durch Erhitzen (Brennen) der vorgeformten Materialien bis zum Sintern entstehen die festen Formteile (Ziegel, Feuerfeststeine, Tonwaren, Porzellan, technische Keramik). Werden Quarz, Silikate und Oxide bzw. Carbonate in geeigneten Massenverhältnissen bis zum Schmelzen erhitzt, dann läuft in den Rohstoffmischungen eine vollständige Stoffumwandlung ab. Bei entsprechender Mischung und Temperaturführung entstehen amorph erstarrende Gläser.
Die Glasschmelzen und auch die Schmelzphasen der Sinterprozesse besitzen ein großes Lösevermögen für eine Vielzahl anderer Oxide. Diese Eigenschaft kann für die feste Einbindung von Schadstoffen durchaus erwünscht und von Vorteil sein.
Hans Martens, Daniel Goldmann

10. Recycling mineralischer Baustoffe und Verwertung von Schlacken und Aschen

Zusammenfassung
Unter mineralischen Baustoffen fasst man unterschiedliche nichtmetallische anorganische Produkte und Materialien zusammen, die für die Errichtung von Gebäuden, Brücken, Straßen, Staudämmen, Mauern, Öfen usw. Anwendung finden. Einige dieser Produkte (keramische Bausteine, Tonrohre) zählen zur Keramik. Eine zweite Gruppe besteht aus natürlichen ungebundenen Gesteinen (Schotter, Natursteine, Kies) und wird in diesem Buch in Verbindung mit dem Einsatz von Recyclingbaustoffen behandelt. Die für das Recycling wichtige dritte Gruppe sind die Bindebaustoffe, die durch hydraulische oder hydrothermale Erhärtungsvorgänge mineralischer Materialien (Zement, Kalkstein, Sand, Kies, Schlackengranalien) zu Formteilen (Kalksandstein) oder ganzen Baugruppen (Beton) verfestigen. Die Motivation für das Recycling von mineralischen Baustoffen liegt schwerpunktmäßig auf der
- Minimierung des notwendigen Deponievolumens und der
- Vermeidung von Schadstoffeinträgen in die Böden.
Die Motive der
- Einsparung natürlicher Rohstoffe und Energie und der
- Verminderung des Eingriffs in die Natur mit Rohstofftagebauen
stehen dagegen bislang erst an zweiter Stelle. Staatliche Maßnahmen wie etwa die „Aggregates Levy“ in Großbritannien, die die Entnahme von Primärrohstoffen wie Kies zu Gunsten des Recyclings von Baurestmassen besteuert, könnten künftig aber weiteren Einfluss gewinnen.
Hans Martens, Daniel Goldmann

11. Recycling von speziellen flüssigen und gasförmigen Stoffen

Zusammenfassung
In diesem Abschnitt wird die Recyclingtechnik von Stoffen behandelt, die den Stoffgruppen metallische Werkstoffe, metallhaltige Abfälle und metallhaltige Lösungen sowie Kunststoffe, Glas, Keramik, Baustoffe und Papier/Pappe nicht zuzuordnen sind. Es handelt sich dabei in einer ersten Gruppe um organische Stoffe (organische Lösemittel, Mineralöle, Alkohole, Kältemittel, Treibmittel usw.) und um Mischungen organischer Lösemittel oder Öle mit Klebstoffen, Fetten, Harzen, Pigmenten, Tensiden, Additiven und Wasser (Farben, Lacke, Kühlschmiermittel, Emulsionen, Gefrierschutzmittel). In einer zweiten Gruppe sollen ausgewählte anorganische Stoffe besprochen werden, wie Abfallsäuren und Beizlösungen. In beiden Gruppen fallen die Stoffe ganz überwiegend im flüssigen Zustand an, aber auch als Schlämme. In wenigen Fällen sind auch Gase und Dämpfe zu betrachten. In diesem Buch wird nur auf solche Stoffe eingegangen, die von der chemischen Industrie in größeren Mengen für die Verwendung im Gewerbe und bei Konsumenten produziert werden. Spezielle Lösemittel, die in der Industrie im inneren Kreislauf verbleiben, finden keine Berücksichtigung. Die wässrigen Lösungen von Metallverbindungen wurden zweckmäßigerweise bereits in den Abschnitten für die jeweiligen Metalle mit behandelt, weil es sich dabei überwiegend um die Abtrennung und das Recycling der Metalle oder der Metallverbindungen aus diesen wässrigen Lösungen handelt und nicht um die Regeneration oder das Recycling einer Flüssigkeit, Suspension oder Emulsion.
Hans Martens, Daniel Goldmann

12. Recycling von Altfahrzeugen

Zusammenfassung
Auf Grund der international ständig steigenden Anzahl an produzierten und betriebenen Kraftfahrzeugen und des deshalb steigenden Anfalls an stillgelegten Fahrzeugen ergibt sich in allen Ländern ein erheblicher Handlungsbedarf zur Nutzung der Materialressource Altfahrzeug und zur Neutralisation des enthaltenen Schadstoffpotentials. Weltweit wurden 2014 fast 68 Millionen PKW produziert, in Deutschland 5,6 Millionen. In Deutschland fahren z. Zt. etwa 40 Millionen PKW, davon wurden 2012 rund 3,2 Mio. abgemeldet. Die Nutzungsdauer der abgemeldeten PKW beträgt im Durchschnitt 12 Jahre. In einigen anderen Industriestaaten sind die Verhältnisse analog (EU, Japan). Von den in Deutschland 2012 stillgelegten 3,2 Mio. PKW gelangten nur 0,48 Mio. als Altfahrzeuge zu einer inländischen Verwertung. 1,35 Mio. PKW wurden als Gebrauchtfahrzeuge exportiert und der Verbleib der restlichen 1,38 Mio. PKW ist ungeklärt (Diebstahl, nicht öffentliche Nutzung, illegaler Export) [12.2, 12.5]. Der Export von Altautos bedeutet allerdings für die Industrieländer einen erheblichen Verlust an Sekundärrohstoffen, der oft auch ein globaler Verlust ist, da in der Dritten Welt häufig keinerlei Recycling stattfindet. Die Ausfuhr unbehandelter Fahrzeuge ist zwar rechtlich unzulässig, da aber die Abgrenzung zwischen älterem Gebrauchtfahrzeug und Altfahrzeug nicht sauber festzulegen ist, wurde bis jetzt kein Lösungsansatz für diese Problematik gefunden. Bei einem weltweiten Durchschnittsalter für die Verschrottung von PKW von etwa 15 Jahren spiegelt der derzeitige globale Anfall an Altfahrzeugen die Ausschleusequote für die Baujahre rund um die Jahrtausendwende wieder. Der weltweite Bestand lag zu der Zeit bei knapp 800 Mio. Fahrzeugen. Diese Zahl wird sich nach verschiedenen Quellen bis zum Jahr 2030 etwa verdoppelt haben. Damit verdoppeln sich auch die Altfahrzeugströme, wobei in gesättigten Märkten wie Deutschland kein Zuwachs mehr zu erwarten ist. Was das für einen Einfluss auf die Exportströme haben wird, lässt sich heute noch nicht abschätzen.
Hans Martens, Daniel Goldmann

13. Recycling von Elektro- und Elektronikgeräten

Zusammenfassung
Die zunehmende Anwendung von Haushaltgeräten mit elektrischen und elektronischen Bauteilen und die steigende Ausstattung von Industrie, Gewerbe und Haushalten mit Geräten zum Messen, Steuern, Überwachen sowie die Unterhaltungselektronik, vor allem aber der sich rasant entwickelnde Informations- und Kommunikationssektor, führen zu einem massiven Anstieg in Verkehr gebrachter Geräte. Dieser Trend ist weltweit zu beobachten. Nach Aussagen auf der UNEP-Konferenz in Bali im Jahre 2010 ist binnen 10 Jahren eine Verachtfachung des globalen Elektro- und Elektronikmarktes zu erwarten. In gleichem Umfang steigen mit leichter Verzögerung die Anfallmengen an Elektro- und Elektronikschrotten, international als „Waste Electric und Electronic Equipment“ WEEE bezeichnet. Im Gegensatz zu Fahrzeugen und anderen Produkten, die meist erst zur Verwertung gelangen, wenn nennenswerte Defekte auftreten oder die Verkehrssicherheit nicht mehr gewährleistet ist, ist bei Elektrogeräten teilweise ein anderer Trend zu beobachten. Ein Großteil der Geräte, insbesondere aus dem Bereich der Informations- und Kommunikationstechnik (ICT) verlässt bereits vorzeitig den Markt. Dies ist mehreren Gründen geschuldet. Der wichtigste ist wohl, dass neue Softwaresysteme auf alten Geräten nicht mehr laufen (sollen). Andere Geräte unterliegen Modetrends, die zum schnellen Austausch der Geräte führen. Mangelnde Interoperabilität mit moderneren Geräten führt für andere Geräte ebenso zum Austausch, wie die z. T. geplante Obsoleszenz – der Ausfall bestimmter Systeme nach einer definierten Laufzeit. Nicht nur die ungeheure Bandbreite sondern auch die sehr unterschiedlichen Lebensdauern charakterisieren den Bereich der Elektro- und Elektronikgeräte und damit auch der WEEE. Erreichen z. B. einige Waschmaschinen durchschnittlich ein Alter von 25 Jahren, liegt die Austauschrate bei Mobiltelefonen in den Industriestaaten mittlerweile bei nur noch 18 Monaten.
Hans Martens, Daniel Goldmann

14. Batterierecycling

Zusammenfassung
Batterien sind Quellen elektrischer Energie, die aus gespeicherter chemischer Energie gewonnen wird. Sie sind in großer Stückzahl und erheblichen Tonnagen im Gebrauch. In der Mehrzahl sind sie transportabel, haben häufig eine kurze Lebensdauer und fallen am Nutzungsende als Abfall (Altbatterien) an.
Rund 230.000 t Batterien werden allein in Deutschland jedes Jahr auf den Markt gebracht. Mit ihren Bestandteilen Blei, Zink, Mangan, Eisen, Nickel, Cadmium, Cobalt, Silber, Quecksilber, Kupfer, Aluminium, Lithium sowie einigen Seltenerdmetallen, Kunststoffen und Elektrolyten stellen Altbatterien einerseits ein großes Rohstoffpotential, andererseits bei unsachgemäßer Entsorgung ein erhebliches Umweltrisiko dar. Der Hauptanteil dieser Masse entfällt mit rund 80 % auf Bleiakkumulatoren, die als Starterbatterien für Fahrzeuge, Antriebsbatterien für Gabelstapler oder in Notstromsystemen Verwendung finden und zum überwiegenden Anteil aus Blei und Bleiverbindungen bestehen. 60…70 % der Welt Bleiproduktion wird für diese Anwendung eingesetzt. Daneben werden jedes Jahr in Deutschland rund 1 Mrd. Gerätebatterien verkauft. Diese enthalten ca. 4.700 t Zink, 1.500 t Nickel, 700 t Cadmium, 7 t Silber und 3 t Quecksilber. Die durchschnittliche Nutzungsdauer von Batterien liegt zwischen 2 und 7 Jahren (ab Verkauf bzw. „in den Markt bringen“ bis zum „End of Life Product“ Stadium). Durch den Hoarding-Effekt (Verbleib nach Nutzungsende in den Haushalten) ist mit einem Rücklauf aber erst nach 4–10 Jahren (ab Verkauf bzw. „in den Markt bringen“ bis zum Eintritt in die Verwertungskette) zu rechnen. Daraus ergibt sich die gesellschaftliche Notwendigkeit einer getrennten Sammlung und Entsorgung (Recycling oder Beseitigung). In der EU ist deshalb eine entsprechende Richtlinie erlassen worden, die in ein deutsches „Gesetz über das Inverkehrbringen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Batterien und Akkumulatoren“ (BattG vom 25.06.2009) umgesetzt wurde [14.1].
Hans Martens, Daniel Goldmann

15. Energetische Verwertung von festen Abfällen und Einsatz von Ersatzbrennstoffen

Zusammenfassung
Auch wenn die energetische Verwertung von Abfällen nicht zu den Maßnahmen des Recyclings zu rechnen ist, stellt sie doch in der Kette der Verwertung von Abfällen eine entscheidende technologische Prozessstufe dar. Es existiert ein umfangreiches Schrifttum zur thermischen Abfallbehandlung, energetischen Verwertung und zur Erzeugung von geeigneten Ersatz- und Sekundärbrennstoffen. Insofern soll im Rahmen dieses Lehrbuches nur auf einige Aspekte eingegangen werden, die zur Vernetzung mit Recyclingtechnologien wichtig sind und dem allgemeinen Verständnis dienen. Dies spielt zunehmend eine Rolle, da die energetische Verwertung und die thermische Behandlung nicht mehr wie früher Endstufe des Entsorgungsprozesses sind, hinter der letztlich nur noch die Deponie steht. Auf Grund der Komplexität vieler Abfallströme entwickelt sich dieser Bereich zu einem Segment in der Abfallbehandlungskette, das neben der effizienten Nutzung der Energieinhalte die Inertisierung und Homogenisierung der Abfälle sowie die Konditionierung der Verbrennungsrückstände für nachgeschaltete Verarbeitungsprozesse umfasst. Diese können, wie in Kap. 10 dargestellt, z. B. auf die Rückgewinnung von Metall- und Mineralikanteilen abzielen.
Insofern hat sich auch in der Terminologie einiges geändert. Wurden Anlagen zur Verbrennung von gemischten Restabfällen früher generell als Müllverbrennungsanlagen (MVAs) bzw. Hausmüllverbrennungsanlagen (HMVAs) bezeichnet, so setzten sich mit einer verstärkten Energieauskopplung weitere Begriffe durch, die diesem Umstand Rechnung tragen. Moderne Anlagen dieser Art, die die Energie sowohl in Form von Strom als auch von Wärme gewinnen, werden entsprechend als Müllheizkraftwerke (MHKW) bezeichnet.
Hans Martens, Daniel Goldmann

16. Recyclinggerechte und umweltgerechte Gestaltung von Produkten

Zusammenfassung
Die recyclingorientierte Gestaltung von Produkten wird von Politik, Gesellschaft und einigen handelnden Akteuren aus der Wirtschaft seit langem eingefordert. Hierzu sind vier grundsätzliche Anmerkungen voraus zu schicken.
Die erste Anmerkung betrifft Zielkonflikte bei der Gestaltung von Produkten. Kein Produkt wird primär zum Zwecke des Recyclings geschaffen sondern im Hinblick auf seine Nutzung. Jeder Konstrukteur hat daher bereits zu Beginn bei der Auswahl von Material und Strukturen Fragen von Funktionalität, Sicherheit, Preis, anderen ökologischen Herausforderungen und vieles mehr zu beachten. Die Umsetzung einer recyclinggerechten Konstruktion stößt z. B. an Grenzen, wo sie mit anderen, zum Teil auch ökologischen Anforderungen in Zielkonflikt gerät. Ein klassisches Beispiel ist der Zielkonflikt Leichtbau im Fahrzeugsektor versus recyclinggerechter Konstruktion. In der Tat sind die Verringerung des Fahrzeuggewichts und damit die Reduktion des Kraftstoffverbrauchs über die Nutzungsphase von ökologisch größerer Bedeutung. Bei der Bewertung eines gesamtheitlich ökologisch optimierten Systems ist neben der Recyclingfreundlichkeit deshalb auch der Aufwand im Bereich Produktion und Nutzung einzubeziehen. Von dem her lassen sich nur Konzepte verlässlich vergleichen, die den gesamten Lebenszyklus umfassen. Hierfür wird das Verfahren des vergleichenden Life-Cycle-Assessments verwendet, welches u. a. auf Ökobilanzen beruht. Am Ende zählt aber nicht nur das gesamtökologisch freundlichste Produkt sondern das ökologisch günstigste, das sich auch am Markt durchsetzen kann. Letzteres hängt dann wesentlich von anderen Eigenschaften ab.
Hans Martens, Daniel Goldmann

Erratum: Hochtemperatur-Verfahren

Ohne Zusammenfassung
Hans Martens, Daniel Goldmann

Backmatter

Weitere Informationen