Verfahren der Wertstoffaufbereitung

Nachhaltige Chemie zeichnet sich unter anderem durch sparsamen Rohstoffverbrauch und Abfallvermeidung aus. Deshalb gewinnt die Wertstoffaufbereitung immer mehr an Bedeutung. Die chemische Industrie nutzt hierbei hauptsächlich Trennverfahren, um einzelne Substanzen aus Gemischen zurückzugewinnen. Oft, wie z.B. bei der Abfallaufbereitung von Kunststoffen, lassen sich auch Verfahren der Stoffumwandlung gewinnbringend einsetzen. Lesen Sie hier, welche Chemietechnik dabei zum Einsatz kommt und wie das Recycling abläuft.

Aufbereitung von Reststoffen aus der Oberflächentechnik

In der Oberflächentechnik fallen vor allem folgende Reststoffe an:

• verbrauchte organische, nicht halogenierte Lösemittel aus Reinigungsprozessen
• Dichlormethan, das häufig für die Kaltreinigung von Maschinenteilen verwendet wird
• Altlacke, Altfarben und Lackkoagulate, die bei der Beschichtung von Maschinen und Fahrzeugteilen übrig bleiben
• Pulverlacke aus dem Overspray von Lackieranlagen
• Hydrospülflüssigkeiten aus Lackierkabinen
• Bearbeitungs- und Altöle aus der aus der Zerspanung und Umformung von Metallen

Die Reststoffe müssen getrennt voneinander gesammelt werden, weil jede Stoffgruppe eine andere Behandlung zur Aufbereitung benötigt. Eine Vermischung würde das Recycling unmöglich machen. Die Wertstoffaufbereitung erfolgt in der Regel in mehreren Schritten, in denen die Bestandteile nach und nach einzeln gewonnen werden. Dadurch wird zuweilen eine sehr komplexe Chemietechnik benötigt.

Wertstoffaufbereitung durch Stofftrennung

Die Wertstoffaufbereitung der Reststoffe aus der Oberflächentechnik erfolgt hauptsächlich durch Stofftrennung. Dabei nutzt man Unterschiede in den Eigenschaften und im Verhalten der Bestandteile von Gemischen. Am häufigsten kommen auf diesem Gebiet folgende physikalische Verfahren der Chemietechnik zum Einsatz:

• Filtration zur Entfernung von Feststoffen aus Flüssigkeiten
• Eindampfen zur Trocknung von Schlämmen
• Abscheidung zur Trennung der Phasen von Flüssigkeitsgemischen aus nicht ineinander löslichen Komponenten
• Destillation zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen aus Komponenten mit unterschiedlichen Dampfdrücken
• Extraktion mit Lösungsmitteln, die nur eine Komponente aus dem Gemisch in sich aufnehmen
• Adsorption an einen Feststoff (z.B. Aktivkohle), um Flüssigkeiten zu reinigen
• Gaswäsche, um Wertstoffe aus Abgasen zu gewinnen
• Flotation, bei der feine Feststoffteichen durch Einblasen von Luft an die Oberfläche einer Flüssigkeit getragen werden.
• Chemische Wertstoffaufbereitung

In einigen Fällen erfolgt vor der Trennung eine chemische Umwandlung einzelner Stoffe durch Fällung oder Flockung. Dabei wird ein Hilfsstoff in eine Flüssigkeit gegeben, die mit einer Komponente zu einem Feststoff reagieren. Das Reaktionsprodukt setzt sich dann am Boden ab, schwimmt auf der Oberfläche oder lässt sich in Filtern zurückhalten. Während die Trennverfahren zur physikalischen Abfallbehandlung gehören, fallen Flockung und Fällung in das Gebiet der Chemie.

Bei der Behandlung gefährlicher Stoffe muss im Zuge der Wertstoffaufbereitung äußerst behutsam vorgegangen werden. Hier erfolgt häufig die Umwandlung in weniger riskante oder ungefährliche Substanzen. Zum Beispiel werden ätzende Säuren und Laugen durch Neutralisation unschädlich. Dabei entstehen Salze und Wasser. Giftige Stoffe können durch chemische Reaktionen wir Oxidation oder Reduktion in ungefährliche Medien umgewandelt werden. Danach bietet sich eine stoffliche Verwertung an.

Wertstoffaufbereitung bei Rematec

Die Rematec GmbH ist ein Tochterunternehmen von Kluthe, das sich auf die Wertstoffaufbereitung spezialisiert hat. Dort werden zum Teil Behandlungsverfahren angewendet, die im eigenen Haus entwickelt wurden und patentiert worden sind. Diese sind so ausgerichtet, dass möglichst viele Stoffe in den Produktionsprozess zurück gelangen und die nachhaltige Chemie von Kluthe unterstützen.

Reinigung und Fraktionierung gebrauchter Lösemittel

Gebrauchte Lösemittel, die feste Stoffen enthalten werden zunächst durch eine Filter gleitet. Dort werden die Feststoffe zurückgehalten. Anschließend fließt das Lösemittelgemisch in eine Destillationskolonne. Das ist ein hoher, zylinderförmiger Apparat, der am oberen Ende, dem Kopf, mit einem Kühler und am unteren Ende, dem Sumpf, mit einem Verdampfer ausgerüstet ist. Im Sumpf verdampft das Lösemittelgemisch. Die Dämpfe steigen nach oben und werden im Kühler kondensiert. Ein Teil der gewonnenen Flüssigkeit läuft zurück in die Kolonne und rieselt im Gegenstrom zu den Dämpfen herab. Dabei reichert sich der Dampf immer weiter mit leichter siedenden Stoffen an. Seitlich werden in unterschiedlichen Höhen die einzelnen Komponenten des Lösemittelgemischs abgezweigt. Diese Komponenten werden in der Fachsprache als Fraktionen bezeichnet. Daraus leitet sich der Begriff Fraktionierung ab.

Resolve-T Verfahren

Mit diesem bei Rematec entwickelten Verfahren gelingt die Wertstoffaufbereitung von stark mit Feststoffen (z.B. Lackschlämme) belasteten Lösemitteln, wobei sowohl die Flüssigkeiten als auch die Feststoffe recycelt werden. Die Lösemittel verlassen das Gemisch durch Destillation. Das heißt, sie verdampfen und werden anschließend kondensiert. Die zurückbleibenden Feststoffe werden getrocknet und verwertet. Der Prozess verläuft bei Temperaturen und Drücken, die auch bei der Trocknung eine Beeinträchtigung der Destillate durch zu große Hitze verhindern. So werden die organischen Lösemittel vollständig in guter Qualität zurückgewonnen.

Hydrosolve-Verfahren

Für das Recycling der Komponenten aus Wasserlack-Spülflüssigkeiten (Hydrospüler) hat Rematec das Hydrosolve-Verfahren zur Wertstoffaufbereitung entwickelt. Die Zugabe von Spezialchemikalien bewirkt, dass sich das Wasser-Lösemittelgemisch und Lackpartikel voneinander trennen. Danach durchläuft die Mischung einen Filter, der die Feststoffe zurückhält. Die Flüssigkeit wird bei der Produktion von Chemie für die Oberflächentechnik wiederverwendet. Die Filterrückstände verwandeln sich in weiteren Bearbeitungsschritten ebenfalls wieder in Rohstoffe.

Isodry Verfahren

Dieser Prozess dient in der Wertstoffaufbereitung dem Recycling von Wertstoffen aus Altlacken, Altfarben und Lackkoagulaten, die Wasser und Lösemittel enthalten. Hier landen auch die Filterrückstände, die beim Hydrosolve- Prozess angefallen sind. Im ersten Verfahrensschritt binden hydrophile Zuschlagstoffe einen großen Teil des in den Reststoffen enthaltenen Wassers. Nach dieser Konditionierung gelangt das Gemisch in spezielle Trocknungsanlagen. Dort erfolgt die Abtrennung von Wasser und Lösemitteln. Dieser Vorgang verläuft teilweise bei Unterdruck. Durch das Vakuum verringert sich die Siedetemperatur der Flüssigkeiten. Am Ende des Prozesses stehen Wasser, Lösemittel und Feststoffe wieder der Produktion zur Verfügung.

Chemische Abfallaufbereitung von Kunststoffen

Die Chemie ist in der Lage, Kunststoffe wieder in Rohstoffe umzuwandeln. Beim chemischen Recycling von Kunststoffen kommen bei der Wertstoffaufbereitung folgende Verfahren zum Einsatz:

• Pyrolyse zur Erzeugung fester, flüssiger und gasförmiger Rohstoffe
• Vergasung zur Erzeugung von Synthesegas (Wasserstoff und Kohlenmonoxid)
• Verflüssigung zur Erzeugung von Ölen und Kraftstoffen

Diesen Prozessen ist gemeinsam, dass die Kunststoffe unter Ausschluss von Sauerstoff stark erhitzt werden und sich thermisch zersetzen. Von den Reaktionsbedingungen hängt ab, welche Variante zum Tragen kommt. Die Zersetzungsprodukte bilden Stoffgemische, die in der Regel von Verunreinigungen befreit werden müssen. Anschließend kommen häufig die unterschiedlichen Trennverfahren zum Einsatz, um die Rohstoffe einzeln zu gewinnen.

Diese Verfahren der Wertstoffaufbereitung sind dann nachhaltig, wenn sich die Kunststoffe nicht als Werkstoffe wiederverwenden lassen. Es ist zurzeit noch umstritten, ob in diesem Fall die energetische Verwertung, also das Verbrennen, umweltschonender ist. Allerding werden die chemischen Verfahren bei zunehmender Rohstoffknappheit und der Weiterentwicklung der Technologien an Bedeutung gewinnen.