Erfolgsfaktoren für den breiten Einsatz von Recyclingkunststoffen - Promotionsarbeit zeigt Perspektiven auf
Kunststoffe aus dem Recycling werden in Nischenanwendungen eingesetzt.
Dominik Spancken, Wissenschaftler aus dem Fraunhofer LBF, hat in seiner
Promotionsarbeit »Nachhaltige Entwicklung – der Einsatz von Polypropylen
Rezyklaten in zyklisch belasteten Strukturbauteilen« strategische Aspekte
zum großflächigen Einsatz von Rezyklaten untersucht. Aus diesen
Ergebnissen lassen sich Erfolgsfaktoren ableiten, die den Weg zum
großflächigen Einsatz von Rezyklaten ebnen. Hersteller von Weißwaren u.ä.
können so effizienter und nachhaltiger produzieren. Mit Abschluss seiner
Arbeit an der Hochschule Darmstadt gilt der Forscher bundesweit als erster
Doktor der Nachhaltigkeitswissenschaften (Dr. rer. sust.).
Durch den Einsatz von so genannten Rezyklaten werden gegenüber Neuwaren
Kunststoff bis zu 70 Prozent an Ressourcen für die Herstellung des
Werkstoffes eingespart. Derzeit werden Kunststoffe aus dem Recycling nur
in einzelnen Nischenanwendungen eingesetzt, denn es muss zunächst immer
untersucht werden, ob die Leistungsfähigkeit dieser Werkstoffe für die
geplante Anwendung ausreicht und ob unternehmensstrategische Anforderungen
wie Marktmenge, Verfügbarkeit oder Liefertreue eingehalten werden können.
Rezyklate für technisch hochbelastetet Anwendungen
Um die Unterschiede der Materialeigenschaften von Rezyklat- und Neuware
besser verstehen zu können, hat Dominik Spancken in Kooperation mit der
Robert Bosch GmbH und BSH Hausgeräte GmbH an Materialproben umfangreiche
analytische und mechanische Untersuchungen durchgeführt. Das
Rezyklatematerial wurde in diesem Fall aus gebrauchten Gehäusen von
Bleiakkumulatoren gewonnen. Analytisch wurde beispielsweise die
Molmassenverteilung, der Kristallinitätsgrad oder die Verunreinigungen
durch Metalle oder Fremdpolymere untersucht. Mittels mechanischer
Untersuchungen wurden die Wechselwirkungen von statischer und zyklischer
Belastung von Kerben, Bindenaht, Temperatur, Belastungsverhältnis und
Alterung auf die Lebensdauer untersucht.
Die Materialuntersuchungen haben gezeigt, dass der Basisträger einer
Geschirrspülmaschine, der mittels dem Spritzgießverfahren hergestellt
wird, durch das Recyclingmaterial ersetzt werden kann. Der Basisträger
liefert aufgrund seiner Abmaße (600 x 400 x 100mm³) und einem Gewicht von
2 kg beim Einsatz von Rezyklaten einen immensen Beitrag zu einem
nachhaltigeren und ressourceneffizienteren Gesamtsystem. Für den Einsatz
von Rezyklaten in dem Basisträger muss für die höchst beanspruchte Stelle
eines Lagerdoms ein zyklischer Festigkeitsnachweis nach dem höchst
beanspruchten Werkstoffvolumen V80 und dem Spannungsgradienten χ* erbracht
werden. Dieser Lagerdom wird durch das Öffnen und Schließen der Türe bei
einer Lebensdauer der Spülmaschine von 18 Jahren bis zu 100.000-mal
zyklisch beansprucht.
Nachhaltigkeit und Ressourceneinsparung
Für die Produktion bei der Bosch Siemens Hausgeräte GmbH von jährlich bis
zu 3 Millionen Spülmaschinen werden 6.000 Tonnen Material benötigt. Durch
die Verwendung von Rezyklat- anstatt von Neuwarenkunststoff lassen sich
damit jährlich rund 2.500 Tonnen Rohöl oder 7.800 Tonnen CO2 einsparen.
Damit kann ein wesentlicher Beitrag zu nachhaltigeren Hausgeräten
geleistet werden. Die entwickelten Konzepte und Materialkennwerte lassen
sich zur Auslegung weiterer Bauteile im Bereich der Weißwaren- oder in der
Automobilindustrie übertragen. Dadurch ergibt sich langfristig ein
immenses Potenzial CO2 einzusparen.
Interdisziplinärer Austausch fördert die Kreislaufwirtschaft
Die Nachhaltigkeitswissenschaften sind ein transdisziplinäres
Forschungsgebiet, in dem sozialwissenschaftliche,-ökolo
technische Gesichtspunkte miteinander verknüpft werden. Dazu hat Dominik
Spancken in seiner Promotionsarbeit an der Hochschule Darmstadt im
sozialwissenschaftlichen Teil seiner Arbeit untersucht, welche Strategie
notwendig ist, um Rezyklate in anspruchsvollen Anwendungen einzusetzen.
Akteure aus Gesellschaft, Politik und Industrie müssen hier langfristig
lösungsorientiert zusammenarbeiten.
Wissenschaftliche Ansprechpartner:
Dominik Spancken
Originalpublikation:
https://www.lbf.fraunhofer.de/
materialcharakterisierung-lang
zur Untersuchung von Recyclingkunststoffen
