Kluthe Magazin
Nachhaltige Chemie zeichnet sich unter anderem durch sparsamen Rohstoffverbrauch und Abfallvermeidung aus. Deshalb gewinnt die Wertstoffaufbereitung immer mehr an Bedeutung. In der Oberflächentechnik fallen vielfältige Reststoffe an, die sich durch geeignete Verfahren der Aufbereitung zurückgewinnen und erneut nutzen lassen. Die chemische Industrie setzt hierbei auf Trennverfahren, um einzelne Substanzen aus Gemischen zu isolieren. Ergänzend kommen Verfahren der Stoffumwandlung zum Einsatz. Lesen Sie hier, welche Verfahren der Wertstoffaufbereitung in der Praxis relevant sind und wie Kluthe über sein Tochterunternehmen Rematec den Kreislauf schließt.
Welche Reststoffe fallen in der Oberflächentechnik an?
Die Oberflächentechnik umfasst zahlreiche Prozesse, bei denen Hilfsstoffe verbraucht werden und Rückstände entstehen. Zu den wichtigsten Reststoffen zählen verbrauchte organische Lösemittel aus Reinigungsprozessen, Dichlormethan aus der Kaltreinigung von Maschinenteilen, Altlacke, Altfarben und Lackkoagulate aus der Beschichtung sowie Bearbeitungs- und Altöle aus der Zerspanung und Umformung von Metallen. Hinzu kommen Pulverlacke aus dem Overspray von Lackieranlagen und Hydrospülflüssigkeiten aus Lackierkabinen.
All diese Reststoffe müssen getrennt voneinander gesammelt werden, weil jede Stoffgruppe eine andere Behandlung 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. Wie eine nachhaltige Abfallwirtschaft in der Chemie organisiert werden kann, hängt dabei wesentlich von der Art und Zusammensetzung der Reststoffe ab.
Physikalische Trennverfahren in der Wertstoffaufbereitung
Die Rückgewinnung von Rohstoffen aus Reststoffen der Oberflächentechnik erfolgt hauptsächlich durch Stofftrennung. Dabei nutzt man Unterschiede in den Eigenschaften und im Verhalten der Bestandteile von Gemischen. Am häufigsten kommen physikalische Verfahren wie Filtration, Destillation, Abscheidung und Extraktion zum Einsatz.
Bei der Filtration werden Feststoffe aus Flüssigkeiten entfernt — ein grundlegender Schritt, der vielen weiteren Aufbereitungsprozessen vorausgeht. Die Destillation trennt Flüssigkeitsgemische anhand unterschiedlicher Siedepunkte und ist das zentrale Verfahren bei der Rückgewinnung von Lösemitteln. Wird die Destillation so geführt, dass einzelne Komponenten in bestimmten Höhen einer Kolonne abgezweigt werden, spricht man von Fraktionierung — ein Verfahren, das besonders bei der Aufbereitung komplexer Lösemittelgemische eingesetzt wird.
Weitere relevante Trennverfahren in der Wertstoffaufbereitung sind die Abscheidung, bei der sich nicht mischbare Flüssigkeiten durch Schwerkraft trennen lassen, die Extraktion mit selektiven Lösungsmitteln, die Adsorption an Aktivkohle zur Reinigung von Flüssigkeiten sowie die Gaswäsche, um Wertstoffe aus Abgasen zurückzugewinnen. Welches davon zum Einsatz kommt, hängt von der Zusammensetzung des Reststoffs und von den Anforderungen an die Reinheit der gewonnenen Stoffe ab.
Chemische Aufbereitung: Fällung, Flockung und Neutralisation
In einigen Fällen erfolgt vor der eigentlichen Trennung eine chemische Umwandlung einzelner Stoffe. Bei der Fällung oder Flockung wird ein Hilfsstoff in eine Flüssigkeit gegeben, der mit einer Komponente zu einem Feststoff reagiert. Das Reaktionsprodukt setzt sich dann am Boden ab, schwimmt auf der Oberfläche oder lässt sich in Filtern zurückhalten.
Bei der Aufbereitung gefährlicher Stoffe muss im Zuge der Wertstoffaufbereitung äußerst behutsam vorgegangen werden. Hier erfolgt häufig die Umwandlung in weniger riskante oder ungefährliche Substanzen. Ätzende Säuren und Laugen werden beispielsweise durch Neutralisation unschädlich gemacht — dabei entstehen Salze und Wasser. Giftige Stoffe können durch chemische Reaktionen wie Oxidation oder Reduktion in ungefährliche Medien umgewandelt werden. Danach bietet sich eine stoffliche Verwertung an, die wertvolle Rohstoffe in den Kreislauf zurückführt.
Wertstoffaufbereitung bei Rematec: Patentierte Verfahren für die Oberflächentechnik
Die Rematec GmbH ist eine hundertprozentige Tochtergesellschaft der Chemischen Werke Kluthe GmbH und hat sich auf die Wertstoffaufbereitung spezialisiert. Bereits 1956 begann die Kluthe-Gruppe mit der Verwertung gebrauchter organischer Lösemittel. 1980 wurde eine eigene Forschungs- und Entwicklungsabteilung damit beauftragt, Verfahren zu entwickeln, um aus Reststoffen und Abfällen wieder Rohstoffe zurückzugewinnen. Heute betreibt Rematec Recycling-Standorte in Heidelberg und Mügeln (Sachsen) und hat insgesamt fünf Verfahren patentiert, die in der industriellen Wertstoffaufbereitung zum Einsatz kommen.
Der Leitgedanke von Rematec ist, dass Reststoffe aus der Oberflächentechnik nicht einfach entsorgt, sondern möglichst vollständig in den Produktionskreislauf zurückgeführt werden. Damit schließt Kluthe als Chemielieferant den Kreis: Die bei der Anwendung der Produkte entstehenden Reststoffe werden zurückgenommen und zu neuen Rohstoffen aufbereitet.
Reinigung und Fraktionierung gebrauchter Lösemittel
Gebrauchte Lösemittel, die feste Stoffe enthalten, werden zunächst durch einen Filter geleitet. Dort werden die Feststoffe zurückgehalten. Anschließend fließt das Gemisch 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 Gemischs abgezweigt. Diese Komponenten werden in der Fachsprache als Fraktionen bezeichnet. Allein in Deutschland fallen jährlich rund 60.000 Tonnen mit Lacken verunreinigter Lösungsmittel an, für die es eine umweltgerechte Lösung zu finden gilt — die Wertstoffaufbereitung durch Fraktionierung leistet hier einen entscheidenden Beitrag.
Resolve-T-Verfahren: Vollständige Lösemittel-Rückgewinnung
Mit dem patentierten Resolve-T-Verfahren gelingt die Wertstoffaufbereitung von stark mit Feststoffen belasteten Lösemitteln, etwa Lackschlämmen. Es handelt sich um einen kombinierten Prozess, bei dem die Lösemittel-Rückgewinnung (Resolve) und die anschließende übergangslose Trocknung (T) in einem Schritt erfolgen. Dem Lack-Gemisch wird ein Additiv zugegeben, das die Klebrigkeit des Lackes unterbindet, ohne dessen Eigenschaften chemisch zu verändern. Anschließend wird das Gemisch unter Vakuumbedingungen destilliert. Durch den Unterdruck verringert sich die Siedetemperatur, sodass die organischen Lösemittel schonend und vollständig in guter Qualität zurückgewonnen werden.
Die zurückbleibenden Feststoffe werden getrocknet und verwertet. Der lösemittel- und emissionsfreie Lackrückstand besteht aus energiereichem Bindemittel, Füllstoffen und Pigmenten. Nach dem Mahlen und Pelletieren kann dieser Trockenstoff beispielsweise als Ausgangsstoff zur Herstellung hochreinen Methanols genutzt werden. So wird beim Resolve-T-Verfahren sowohl die flüssige als auch die feste Phase vollständig recycelt.
Hydrosolve-Verfahren: Aufbereitung von Wasserlack-Spülflüssigkeiten
Für das Recycling der Komponenten aus Wasserlack-Spülflüssigkeiten (Hydrospüler) hat Rematec das Hydrosolve-Verfahren entwickelt. Die Zugabe von Spezialchemikalien bewirkt, dass sich das Wasser-Gemisch und die 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 durchlaufen weitere Schritte und werden ebenfalls wieder zu Rohstoffen verarbeitet.
Isodry-Verfahren: Recycling aus Altlacken und Lackkoagulaten
Dieser Prozess dient der Rückgewinnung von Rohstoffen aus Altlacken, Altfarben und Lackkoagulaten, die Wasser und Lösemittel enthalten. Auch die Filterrückstände aus dem Hydrosolve-Prozess werden hier aufbereitet. 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, 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.
Rema-System: Sammlung und Logistik für Reststoffe
Die Wertstoffaufbereitung beginnt bereits bei der Sammlung im Betrieb. Mit dem Rema-System stellt Rematec seinen Kunden spezielle Entsorgungsgebinde zur Verfügung, in denen Farb- und Lösemittelreste systematisch und sortenrein gesammelt werden. Die Behälter werden über die unternehmenseigene Spedition beim Kunden abgeholt und zu den Rematec-Standorten transportiert. Für die Industriebetriebe bedeutet das einen verschwindend geringen Aufwand im Vergleich zur Behandlung der verbrauchten Stoffe als Abfall. Die sortenreine Sammlung ist dabei Voraussetzung für eine hochwertige Verwertung, denn nur wenn die Reststoffe möglichst wenig vermischt sind, lassen sich die einzelnen Komponenten effizient zurückgewinnen.
Chemisches Recycling von Kunststoffen
Neben der Aufbereitung von Prozesschemikalien gewinnt auch das chemische Recycling von Kunststoffen an Bedeutung. Dabei werden Kunststoffe unter Ausschluss von Sauerstoff stark erhitzt und thermisch zersetzt. Je nach Reaktionsbedingungen kommen unterschiedliche Verfahren zum Tragen: Pyrolyse erzeugt feste, flüssige und gasförmige Rohstoffe, Vergasung liefert Synthesegas aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid, und durch Verflüssigung entstehen Öle und Kraftstoffe.
Die Zersetzungsprodukte bilden Stoffgemische, die in der Regel zunächst von Verunreinigungen befreit werden müssen. Anschließend kommen häufig die bereits beschriebenen Trennverfahren zum Einsatz, um die Rohstoffe einzeln zu gewinnen. Diese Verfahren der Wertstoffaufbereitung sind dann besonders nachhaltig, wenn sich die Kunststoffe nicht als Werkstoffe wiederverwenden lassen. Ob in solchen Fällen die energetische Verwertung — also das Verbrennen — umweltschonender ist, wird in der Branche noch diskutiert. Allerdings werden die chemischen Aufbereitungsverfahren bei zunehmender Rohstoffknappheit und Weiterentwicklung der Technologien weiter an Bedeutung gewinnen.
Warum lohnt sich die Wertstoffaufbereitung für Industriebetriebe?
Die Verwertung von Produktionsrückständen ist nicht nur eine ökologische Notwendigkeit, sondern bietet Industriebetrieben auch konkrete wirtschaftliche Vorteile. Durch die Rückgewinnung von Lösemitteln, Ölen und weiteren Rohstoffen sinken die Beschaffungskosten für Primärrohstoffe. Gleichzeitig reduzieren sich die Entsorgungskosten, da aufbereitete Stoffe nicht als Sonderabfall behandelt werden müssen. Betriebe, die ihre Abfallstoffe einer qualifizierten Wertstoffaufbereitung zuführen, verbessern darüber hinaus ihre Ökobilanz und erfüllen die wachsenden Anforderungen von Kunden und Regulierungsbehörden an eine nachhaltige Produktion.
Die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Partner wie Rematec vereinfacht dabei den gesamten Prozess. Von der Bereitstellung der Sammelgebinde über die Abholung bis hin zur stofflichen Verwertung wird die Aufbereitung als Dienstleistung aus einer Hand angeboten. So können sich Betriebe der Oberflächentechnik auf ihre Kernprozesse konzentrieren und zugleich sicherstellen, dass ihre Reststoffe hochwertig recycelt und dem Wirtschaftskreislauf wieder zugeführt werden.
