Lithium-Ionen-Batteriezellen, (galvanisierte) Kunststoffe, Seltene Erden: alles schwer zu recycelnde Elemente. Die ImpulsTec GmbH (hoch.rein Group) mit Sitz in Radebeul nahe Dresden liefert eine besondere Lösung. Die Schockwellen- oder auch elektrohydraulische Zerkleinerungstechnologie des Unternehmens zerlegt Verbundwerkstoffe in ihre Einzelbestandteile.
Rohstoffe aus Lithium-Ionen-Batterien können effizient rückgewonnen und aufbereitet werden. Das innovative Verfahren bedient sich mechanischer Schockwellen, welche in einem flüssigen Medium generiert werden, um das Material zu zerkleinern. Die Schockwellen werden mithilfe eines elektrohydraulischen Effekts erzeugt: In einer Flüssigkeit wird zwischen zwei Elektroden ein kurzzeitiger Lichtbogen gezündet. Dazu werden Kondensatoren auf die benötigte Arbeitsspannung von bis zu 50 kV aufgeladen und im Anschluss mittels einer Funkenstrecke auf das Elektrodensystem des Zerkleinerungsreaktors geschaltet.
Für komplexe Industriematerialien und Verbundwerkstoffe
Die sich daraufhin ausbildende, sogenannte „Stoßentladung“ erzeugt einen rapide expandierenden Plasmakanal, der in der Flüssigkeit sich radial ausbreitende Schockwellen hervorruft. In der Nähe des Entstehungsortes treten dabei Drücke von einigen tausend Atmosphären auf. Diese Schockwellen treffen bei der Ausbreitung im Reaktor auf das in der Flüssigkeit eingelegte Mahlgut und führen zu dessen Zerkleinerung. Das elektrohydraulische Zerkleinerungsverfahren koppelt über die im Zerkleinerungsmedium propagierende Stoßwelle an das Mahlgut an. Dadurch ergibt sich kein Kontakt mit einem festen Mahlkörper, sodass ein „berührungsfreies“ Trennverfahren vorliegt.
Das industrietaugliche Schockwellenverfahren weist durch seine hohe Materialselektivität ein verstärktes Bruchverhalten an Grenzflächen unterschiedlicher Materialien auf und ist damit prädestiniert für die Anwendung auf komplexe Industriematerialien und Verbundwerkstoffe. Es ermöglicht das hochwertige Recycling von Elektroschrott: Elektronikgeräte werden schonend an mechanischen Schwachstellen aufgetrennt und selektiv in ihre einzelnen Komponenten zerlegt. Durch die Zerlegung von komplexen Baugruppen ergeben sich verbesserte Verwertungsmöglichkeiten für einzelne Materialfraktionen wie die herausgelösten edelmetallhaltigen Bestandteile, Leiterplatten oder Bauelemente.
Das Verfahren eignet sich laut ImpulsTec „hervorragend“ für Aufbereitungsprozesse mit hohen Reinheitsanforderungen. Hochreine (Halbleiter-) Materialien können – anders als bei konventionellen Verfahren – kontaktfrei zerkleinert werden. Ein vielversprechendes Anwendungsgebiet ist das Recycling von Photovoltaikmodulen und galvanisierten Kunststoffen.
Effizientere Nutzungsmöglichkeiten
Durch die Zerlegung der Materialien in ihre Einzelbestandteile eröffnet das Verfahren effizientere Nutzungs- und Verwertungsmöglichkeiten: weg von der reinen stofflichen Verwertung, hin zu einem funktionellen Recycling – dem direkten Wiedereinsatz der Materialien in die Produktion. Des Weiteren kann das Schockwellenverfahren auch zur schonenden Zerlegung von gefahrstoffhaltigen Baugruppen genutzt werden, um im Anschluss eine separate Weiterbehandlung gefahrstoffhaltiger und freier Komponenten zu ermöglichen.
(EU-Recycling 07/2020, Seite 37, Foto: ImpulsTec GmbH)