Holzwerkstoff- und Naturfaser-Technologien

Forschungsprojekt

ReRoBalsa – Recycling von Rotorblättern zur Verwertung von Balsaholz/Schaum für die Herstellung von Dämmstoffen

Windenergieanlagen produzieren zunehmend mehr und nachhaltigen Strom, das Recycling der Rotorblätter ist jedoch aufgrund der hochstabilen Hülle aus glasfaserverstärktem Verbundwerkstoff Kunststoff jedoch sehr aufwendig und teuer. Daher werden Rotorblätter bislang in der Regel verbrannt. Dies ist jedoch ebenfalls problematisch, da die faserverstärkten Kunststoffe bei der Verbrennung verklumpen und konventionelle Müllverbrennungsanlagen dadurch verstopfen und beschädigen können. Außerdem gehen bei der Verbrennung wertvolle Rohstoffe in großen Mengen verloren. Hauptziel dieses Forschungsprojektes ist daher die Entwicklung einer inno­vativen Recyclingtechnik zur Rückgewinnung von Balsaholz und Kunststoffschaum aus den Rotorblättern. Darüber hinaus entwickeln wir innovative Verwertungsverfahren für diese Rezyklate, um daraus neue, verbesserte Dämm- und Baustoffe herzustellen.

© Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

Die gesamte Oberfläche jedes der 53,3 m langen Rotorblätter besitzt eine Fläche von ca. 300 m². Die gesamte Balsaholzfläche von 180 m² erbringt etwa ein Volumen von ca. 3,6 m³ Balsaholz. Hinzu kommt noch der Steg innen mit einer Fläche von ca. 80 m² und einer Dicke von 30 mm, was zusätzlich noch ein Volumen von 2,4 m³ Balsaholz erbringt.

© Fraunhofer WKI | Peter Meinlschmidt

Neu produziertes 75 m langes Rotorblatt mit einer Fläche von ca. 500 m² und einem Volumen von 10 m³ Balsaholz

© Fraunhofer WKI | Manuela Lingnau

Balsaholzstückchen aus Rotorblättern

Die notwendigen Recyclingschritte zur Gewinnung und stofflichen Verwertung von gebrauchtem Balsaholz oder Schaum aus End-of-Life-Rotorblättern sind die Demontage vor Ort in transportfähige Stücke, eine grobe Zerlegung in eine handhabbare Größe für Aufbereitungsaggregate und die Trennung des Füllstoffes vom faserverstärkten Kunststoff. Der aktuelle Stand der Technik wird im Wesentlichen durch das entwickelte Verfahren der Firma CompoCycle bestimmt. Dabei wird das Rotorblatt vor Ort mittels einer diamantbesetzten Seilsäge quer geschnitten, verladen und zu einer stationären Aufbereitungsanlage transportiert. Der Materialmix wird mehrstufig auf Stücke mit einer Größe von max. 50 mm zerkleinert und zur Staubbindung mit einem zweiten feuchten Stoffstrom (oft Spuckstoffe der Papierindustrie) vermischt. Die anschließende Verwertung erfolgt durch eine Verbrennung im Zementwerk, wobei der Heizwert des Kunststoffes (50 Prozent der Matrix) genutzt wird und die in der Asche enthaltenen Bestandteile als stofflicher Ersatz bei der Zementherstellung dienen.

Die Neuartigkeit unseres Lösungsansatzes besteht darin, dass bereits bei der Demontage des Rotorblattes vor Ort die werthaltigen Bereiche mit dem Füllstoff abgetrennt werden und so einer separaten Aufbereitung und hochwertigen Verwertung zugeführt werden können. Dabei betrachten wir alle notwendigen Aufbereitungsschritte zur Gewinnung und stofflichen Verwertung von gebrauchtem Balsaholz und Schaum aus ganzheitlicher Perspektive. Eine Verwertung der abgetrennten faserhaltigen Bereiche über eine stoffliche/energetische Verwertung im Zementwerk kann durch Industriepartner sichergestellt werden. Die industrielle Anlage zur Zerkleinerung von GFK-Abfällen besteht typischerweise aus einer zweistufigen Zerkleinerung. In der ersten Stufe wird das Material in einem Vorbrecher grob und in der zweiten Stufe in einem Querstromzerspaner bzw. Prallreaktor unter der Zugabe von feuchten Abfallstoffen aus der Papierindustrie (zur Staubbindung) fein zerkleinert. Metalle werden über einen Magnetscheider und einen nachgeschalteten Wirbelstromscheider nach der Feinzerkleinerung abgetrennt. Eine Abtrennung der enthaltenen Füllstoffe findet derzeit noch nicht statt.

Die stoffliche Verwertung von gebrauchtem (End-of-Life-)Balsaholz zu Bau- und Werkstoffen führt üblicherweise über die Herstellung von Holzspänen und -fasern, die als Grundlage für klebstoff- oder zementgebundene Spanplatten dienen. In unserem Forschungsprojekt wollen wir die Nutzung des aus den Rotorblättern gewonnenen Sekundär-Balsaholz und -Kunststoffschaums anhand spezieller Anwendungsfälle untersuchen und testen. Aus den rezyklierten Hirnholz-Balsa- und Schaumklötzchen sollen folgende Werkstoffe erstellt werden:

  • Holzfaserdämmstoffe (mit verschiedenen Kleb- und Zusatzstoffen)[1]
  • Holzschaum (ohne Klebstoffe)[2]
  • Composite Materialien und Dämmplatten (über Zwischenschritt der Compounds)
  • [1] E. Mörath: „Die Holzfaserplatte“, Holzforschung 1950, Heft 1, S.14-25
  • [2] J. Scholtyssek, „Geschäumtes Holz: eine nachhaltige Alternative zu konventionellen Dämm- und Verpackungsmaterialien“, NMN Material Kompass, Ausgabe 02/2013, S. 11

Projektpartner

Verbundpartner:

  • Fraunhofer WKI (Projektkoordinator)
  • Technische Hochschule Nürnberg – Forschungsgruppe PuR
  • MATETEC (KMU)
  • Kovalex GmbH (KMU)
  • BINOS GmbH (KMU)

Assoziierte Partner:

  • Sachverständigenbüro Otto Lutz (KMU)
  • Mau und Mittelmann GmbH (KMU)
  • Airex AG | 3A Composites Core Materials, Schweiz
  • rub Berlin – Gesellschaft für Recycling, Umwelt und Biotechnologie mbH (KMU)

Förderung

Fördermittelgeber:
Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Förderrichtlinie »KMU-innovativ: Ressourceneffizienz und Klimaschutz«

 

Projektträger:
Projektträger Jülich (PTJ)

 

Laufzeit:
1.8.2017 bis 31.7.2019