Carbonfasern

Kreislaufwirtschaft – Prof. Dieter Stapf

  • Carbonfasern stecken in den Rotorblättern leistungsstarker Windräder. Was geschieht mit ihnen, wenn die Anlagen ausgedient haben? Der Leiter des Instituts für Technische Chemie (ITC) des KIT erforscht mit seinem Team umweltverträgliche Wege der Weiterverwertung von Carbonfaserabfällen.

Umweltverträgliche Verwertung von Carbonfasern

Prof. Dieter Stapf, ITC, KIT

Deutschland stellt seine Stromversorgung auf regenerative Energiequellen um. Dabei ist es erforderlich, weitere Windkraftanlagen zu errichten sowie Teile bestehender Anlagen zu ersetzen, um den Wirkungsgrad zu verbessern. Die Windräder der Zukunft werden höher gebaut, um auch bei geringen Windgeschwindigkeiten eine möglichst große Stromausbeute zu erreichen. „Um die dynamischen Lasten aus der Drehbewegung der Rotorblätter aufzunehmen, werden in der Konstruktion unter anderem glas- und carbonfaserverstärkte Kunststoffe eingesetzt“, erklärt Dieter Stapf. Bei Carbonfasern handelt es sich um industriell gefertigte Fasern aus kohlenstoffhaltigen Ausgangsmaterialien, die so veredelt werden, dass sie fast ausschließlich aus Kohlenstoff bestehen. Sie zeichnen sich durch ihre Leichtigkeit und Festigkeit aus. Windkraftanlagen sind nach Ablauf ihrer Nutzungsdauer gemäß der Abfallhierarchie und dem Kreislaufwirtschaftsgesetz möglichst hochwertig zu verwerten. Beim Zerlegen der Rotorblätter vor Ort und der anschließenden Aufbereitung werden die Carbonfasern zum Teil erheblich verkürzt. Rezyklierte Carbonfasern lassen sich in Produkten für die Endverbraucherinnen und -verbraucher einsetzen, beispielsweise für die Innenausstattung von Autos oder für Halterungen an Fahrradlenkern. Mit solchen Anwendungen lässt sich die Lebensdauer der Carbonfasern zwar verlängern, aber irgendwann werden sie endgültig zu Abfall. Was geschieht dann damit?

„Wir bearbeiten Themen rund um Carbonfasern in der Kreislaufwirtschaft und untersuchen, wie sich Carbonfaserabfälle gesundheits- und umweltverträglich entsorgen oder auf neuen Wegen weiterverwerten lassen“, berichtet der Experte für Verfahrenstechnik. Die Forschenden am ITC charakterisieren Carbonfasern, die zerkleinert und in thermischen Prozessen umgesetzt werden. Sie untersuchen, ob und in welchen Mengen dabei lungengängige Faserbruchstücke entstehen und wie diese sich auf menschliche Lungenzellen auswirken. Überdies entwerfen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler neue Verwertungswege für Carbonfaserabfälle: Sie prüfen beispielsweise ihren Einsatz als Reduktionsmittel in metallurgischen Prozessen. Zudem entwickeln die Forschenden ein Verfahren zur Direktverstromung von Kohlenstoff unter anderem aus Carbonfaserabfällen in einer Brennstoffzelle mit einem hohen elektrischen Wirkungsgrad. „Damit leisten wir einen Beitrag zur nachhaltigen Energieversorgung der Zukunft“, fasst Stapf zusammen.

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Der Presseservice des KIT stellt gerne den Kontakt zwischen den Medien und Prof. Stapf her.

Fotonachweis:

Porträtfoto: Markus Breig, KIT

Carbonfasern: ITC, KIT