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

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung
Bei der Produktion wirtschaftlicher Güter und bei deren Konsumtion sowie am Ende ihrer Nutzungszeit entstehen Abfälle (Altstoffe, Altprodukte).
Hans Martens

2. Technische Grundlagen des Werkstoffrecyclings

Zusammenfassung
Die bei weitem umfangreichste Abfallgruppe sind die Werkstoffe, für die allgemeine technische Grundlagen des Recyclings vorausgeschickt werden können. Die enorme Vielfalt dieser festen Abfälle muss nach Werkstoffgruppen geordnet werden, um daraus technisch und wirtschaftlich sinnvolle Zielprodukte recyceln zu können. Diese Einteilung in recyclingverträgliche Werkstoffgruppen ist nur möglich auf Basis guter Kenntnisse der physikalischen und chemischen Eigenschaften der Stoffe und vor allem der grundlegenden Gesetzmäßigkeiten der möglichen Verfahren zur Stoffverarbeitung sowie deren ökonomischen und ökologischen Auswirkungen.
Hans Martens

3. Mechanische Verfahren zur Auftrennung von Werkstoffverbindungen und zur Sortierung von Feststoffen

Zusammenfassung
In diesem Kapitel werden die Grundlagen der eingesetzten Aufbereitungsprozesse und der physikalischen Sortierprozesse von Feststoffen sowie deren Besonderheiten oder Sonderentwicklungen für die Recyclingprozesse behandelt.
Hans Martens

4. Physikalische und chemische Recyclingverfahren und Vorbehandlungsverfahren

Zusammenfassung
Parallel zu den in ► Kap. 3 vorgestellten mechanischen Verfahren für den Aufschluss und die Sortierung von Werkstoffen stehen noch zahlreiche physikalische und chemische Methoden zur Trennung und Reinigung von Werkstoffen und anderen festen und flüssigen Materialien zur Verfügung. Diese werden teilweise zur Abtrennung geringerer Massenanteile von der Hauptmasse fester Abfälle eingesetzt und haben in einem solchen Fall den Charakter von Vorbehandlungsprozessen für die mechanischen Verfahren. Die physikalischen und chemischen Verfahren sind aber vor allem als wesentliche Verarbeitungsstufen im Anschluss an die mechanischen Verfahrensstufen erforderlich.
Hans Martens

5. Recycling von metallischen Werkstoffen und metallhaltigen Abfällen

Zusammenfassung
Die metallischen Werkstoffe sind auf Grund ihrer herausragenden technischen Eigenschaften (mechanische Festigkeit und Elastizität bei hohen und niedrigen Temperaturen, elektrische und thermische Leitfähigkeit usw.) 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 relativ unkomplizierten Recyclingverfahren resultieren. Deshalb kann heute ein bedeutender Anteil des Metallbedarfs weltweit durch Recycling abgedeckt werden.
Hans Martens

6. 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 erhält man erst durch Einmischung verschiedener Zusatzstoffe (Stabilisatoren, Füllstoffe, Farbstoffe etc.) in die Polymere. Die Polymere stellt man mit verschiedenen Verfahren aus niedermolekularen Grundbausteinen (Monomere) über chemische Reaktionen her.
Hans Martens

7. Recycling von Glas, Keramik und mineralischen Baustoffen

Zusammenfassung
Die Werkstoffe dieser Gruppe bestehen überwiegend aus Silikaten und in geringerem Umfang aus Oxiden (Al2O3, MgO, ZrO2) oder Karbiden bzw. Nitriden (SiC, BN, AlN, Si3N4) und sind anorganisch. Diese chemischen 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 des Al und Mg sowie Alkalimetall- und Erdalkalimetallionen zu nennen.
Hans Martens

8. Recycling von Papier und Pappe

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 von Papier durch die Stärke der Schicht und die ungebleichten Fasern (braune Ware). Die eingesetzten Pflanzenfasern sind Holzschliff, Zellstoff und Altpapierfasern.
Hans Martens

9. 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 Polymere, 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.
Hans Martens

10. Verwertung und 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 2006 fast 68 Mio. Fahrzeuge produziert, in Deutschland 5,4 Mio. In Deutschland fahren zurzeit etwa 40 Mio. Fahrzeuge, von denen jährlich ca. 3 Mio. abgemeldet werden. Das ergibt eine Stilllegungsrate von 7,5 %. Die Nutzungsdauer der abgemeldeten Fahrzeuge beträgt im Durchschnitt zwölf Jahre.
Hans Martens

11. Recycling von Elektro- und Elektronikgeräten

Zusammenfassung
Die zunehmende Anwendung von Haushaltsgeräten mit elektrischen und elektronischen Bauteilen und die steigende Ausstattung von Gewerbe und Haushalten mit Geräten zum Messen, Steuern, Überwachen, mit Informationstechnik und Unterhaltungselektronik führen zu einem erhöhten Anfall von defekten und ausgesonderten Altgeräten. Diese Geräte fallen in einer enormen Typenvielfalt und mit extremen Größenunterschieden – vom Kühlschrank bis zur Knopfzelle – an. Der Anfall an Elektro(nik)-Schrott wird in Deutschland auf 2 Mio. t und weltweit auf 40 Mio. t pro Jahr geschätzt. Durch immer kürzere Produktzyklen besonders in der Informations- und Kommunikationstechnik (ICT) (Computer, Monitore, Handys), bei Geräten für Therapie und Analytik sowie der Unterhaltungselektronik (UE) wächst diese Schrottmenge ständig.
Hans Martens

12. Energetische Verwertung von festen Abfällen und Einsatz von Ersatzbrennstoffen

Zusammenfassung
Das entscheidende Kriterium für eine energetische Verwertung ist der untere Heizwert Hu. Dieser Wert kann bei festen Abfällen den Heizwerten von Primärbrennstoffen (Heizöl 40 MJ/kg; Steinkohle 30 MJ/kg; Rohbraunkohle 8…12 MJ/kg) nahekommen, wie z. B. die Hu für Kunststoffabfälle zeigen (PE, PS 40 MJ/kg, Autoreifen 36 MJ/kg, Verbundverpackungen 22 MJ/kg, Papier 17 MJ/kg und Textilien 16 MJ/kg). Gemischte Siedlungsabfälle erreichen dagegen nur 8…11 MJ/kg und Klärschlamm 10 MJ/kg. In Deutschland sind im Kreislaufwirtschaft s- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) die Einordnung und die grundsätzlichen Anforderungen an die energetische Verwertung von Abfällen festgelegt [1].
Hans Martens

13. Recyclinggerechte Konstruktion und Fertigung von Produkten mit der Zielstellung eines Werkstoffrecyclings

Zusammenfassung
Aus den Beschreibungen in ► Kap. 1 bis ► Kap. 12 leiten sich eine Reihe wichtiger Anforderungen des Werkstoffrecyclings an eine recyclinggerechte Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von Produkten ab. Die Anforderungen unterscheiden sich aber auch ganz erheblich von den Voraussetzungen für das Produktrecycling. Die Unterschiede werden an dieser Stelle anhand der Verfahrensstufen des Recyclings konkret benannt.
Hans Martens

Backmatter

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