Metallrecycling mit Laserlicht

Auf der Woche der Umwelt präsentierte Cleanlaser gemeinsam mit Proassort erstmals eine laserbasierende Anlage zur Echtzeitanalyse für das Schrottrecycling. Während die Bauteile mit drei Meter pro Sekunde durch die Laservorrichtung gefördert werden, erkennt die Maschine, um welche Art und Güte von Metallwertstoffen es sich handelt. So wird eine sortenreine Trennung und Wiederverwertung der wertvollen Metalle ermöglicht, auch wenn Lacke oder metallische Beschichtungsstoffe auf dem Sekundärmetall liegen.

11. August 2016

Das Nutzen von Recyclingmaterialien erhöht die Ressourceneffizienz und senkt die Material- und Energiekosten sowie den Ausstoß von Treibhausgasen. Moderne metallische Hochleistungswerkstoffe zeichnen sich durch exakt aufeinander abgestimmte Legierungsanteile aus.

Um den Anteil an Recyclingmaterial bei diesen Werkstoffen zu steigern, ist es notwendig, die Legierungszusammensetzung des Schrotts genau zu bestimmen. Mit konventionellen Analyseverfahren ist es nicht möglich, die Beschichtungen aus Lacken oder Metallen zu durchdringen. Hier schafft die Kombination zweier Verfahren aus der Lasertechnik Abhilfe: die Laserspektroskopie und die Laserablation.

Erst reinigen, dann analysieren

Die Laserspektroskopie ermöglicht das Erkennen von Stoffen anhand ihres eindeutigen optischen Spektrums. Diesen „Fingerabdruck aus Licht“ nutzt die Proassort GmbH, um die Legierungszusammensetzung von Metallschrotten bei hoher Fördergeschwindigkeit präzise zu analysieren. Dafür ist es unumgänglich, den Messbereich zuvor zu reinigen und Beschichtungen zu entfernen. Das leistet die Laserablation.

Für das Entwickeln dieser Lasertechnik wurden die Geschäftsführer der Clean-Lasersysteme GmbH 2010 mit dem Deutschen Umweltpreis der DBU ausgezeichnet. Zusammen mit der Secopta GmbH realisieren Proassort und Cleanlaser die stückbezogene Schrottanalyse in großen Massenströmen in zwei Schritten.

Zunächst reinigt ein Hochleistungslaser eine kleine Fläche auf der Oberfläche eines Schrottstückes in ein bis zwei hundertstel Sekunden auch mehrere Male nacheinander. Im zweiten Teilprozess wird mit demselben Laser auf der zuvor gereinigten Fläche eine laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIBS) durchgeführt.

Verfahren erfolgreich getestet

Aus den Spektren wird mittels Spektralanalyse die chemische Zusammensetzung des Schrottstücks bestimmt. Mit diesen Daten kann das Einsatzmaterial nach dem tatsächlichen Legierungsbedarf sortiert werden. Das Sortieren erfolgt durch Luftimpulstechnik – mit 30 Schrottstücken pro Sekunde. Das sogenannte COLA-Verfahren wurde im Labormaßstab erfolgreich getestet. Dank der Förderung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt wurde der Prototyp gebaut und unter betriebsnahen Bedingungen weiterentwickelt.

Wirtschaftlicher Nutzen

Das neue COLA-Verfahren arbeitet mit hohen Produktivitätsraten und ist sowohl ressourcenschonend als auch wirtschaftlich. Eine COLA-Anlage

• sortiert jährlich etwa 10.000 Tonnen Stahlschrott,

• spart etwa 27.000 Megawattstunden Primärenergie,

• vermeidet rund 11.000 Tonnen CO2

• und ersetzt rund 200 Tonnen importierte Legierungsmetalle im Wert von knapp einer Million Euro.

Das Potenzial für das Verfahren ist groß: Von der Automobilindustrie über Luftfahrt bis zur Müllverbrennungsanlage – Metallschrott fällt in großen Mengen an. Mit 100 Sortieranlagen lassen sich in einem Jahr bereits rund 1,1 Millionen Tonnen CO2 einsparen. Das entspricht etwa dem jährlichen CO2-Ausstoß der Stadt Ulm.

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