Vermeidung von Downcycling
Die Rezyklateinsatzquote in neuen Produkten liegt auf einem sehr niedrigen Niveau und hat sich seit 2015 (dem Start der Erfassung) bis heute kaum merklich von 11,6% auf 12.2% geändert. Warum ist das so? Bei der Rückgewinnung von Metallen aus Altprodukten kommt es durch die Vermischung unterschiedlicher Schrott- und Legierungsarten im Recyclingprozess zu erheblichen Qualitätsverlusten. Dieses als „Downcycling“ bezeichnete Phänomen liegt zum einen an der Kontamination der recycelten Metalle mit unerwünschten Störstoffen, zum anderen an nicht abtrennbaren Legierungselementen, die in der Ziellegierung nicht benötigt werden. Um den Qualitätsverlust möglichst gering zu halten, werden erhebliche Mengen an Primärrohstoffen als „Verdünnungsmittel“ bei der metallurgischen Verarbeitung zugegeben.
Recyclingprozesse als Teil der Abfallhierarchie und als Ursachen von Downcycling.Bild: HZDR
Metallische Rohstoffe aus Altprodukten werden aktuell also keinem geschlossenen (Wirtschafts-) Kreislauf zugeführt und unterliegen einem Downcycling mit entsprechenden Material- und Qualitätsverlusten. In einem Vorschlag für eine harmonisierte und spezifischere Terminologie wurde der Begriff „Downcycling“ in der Arbeit von Helbig et al. (2022) als das Phänomen der Qualitätsminderung der recycelten Ziellegierung im Vergleich zu ihrer ursprünglichen Qualität zum ersten Mal klar definiert. Die verminderte Qualität kann thermodynamisch, funktionell sowie wirtschaftlich ausgedrückt werden und deckt damit alle Perspektiven des Downcycling ab, wie Verdünnung, Verunreinigung oder verringerte Nachfrage an Sekundärrohstoffen. Für die Quantifizierung des Downcycling spielt der thermodynamische Downcyclinggrad eine besondere Rolle und wird in Raatz et al. (2022) über eine thermodynamische Prozesssimulation ermittelt.
Um zukünftig ein qualitativ hochwertiges Recycling zu gewährleisten, sind legierungsspezifische Stoffströme mit möglichst hoher Sortiertiefe hinsichtlich der Begleitelemente voneinander zu trennen. Im Projekt „OptiMet“ (Raatz et al. 2022) wurde darum untersucht, welche Kombinationen innovativer Kamera-/Sensorsysteme, gekoppelt mit Automatisierung und KI, eine hohe Trennschärfe gewährleisten, um so eine hohe Qualität an Rezyklaten sicherzustellen. Es wird empfohlen, binäre Einzelsortierverfahren durch mehrkanalige Mehrstufensortierung flächendeckend zu ersetzen.
Durch die Einführung dieser neuartigen Sortiertechnologien bei der Schrottaufbereitung können beispielsweise beim Aluminiumrecycling bis zu 290.000 Tonnen Primärmaterial und bis zu 90 Prozent CO2 eingespart werden. So wird es möglich, Rohstoffe länger im Kreislauf zu halten, Metalle häufiger und in höherer Qualität zu verwenden und damit die Rezyklateinsatzquote deutlich zu erhöhen sowie die rohstoffbedingten Umweltauswirkungen drastisch zu verringern. Damit kann eine nachhaltige Circular Economy erreicht und zudem die Versorgungssicherheit mit Metallrohstoffen unterstützt werden.
Zugehörige Publikationen:
Helbig, C., Huether, J., Joachimsthaler, C., Lehmann, C., Raatz, S., Thorenz, A., Faulstich, M., & Tuma, A. (2022). A terminology for downcycling. Journal of Industrial Ecology, 1–11. doi.org/10.1111/jiec.13289
Raatz, S., Seidel, P., Tuma, A., Thorenz, A., Helbig, C., Reller, A., Faulstich, M., Joachimstaler, C., Steger, S., Hagedorn, W., Bickel, M., Liedtke, C. (2022). OptiMet: Ressourceneffizienzsteigerung in der Metallindustrie - Substitution von Primärrohstoffen durch optimiertes legierungsspezifisches Recycling. Umweltbundesamt (UBA) Texte 81/2022, ISSN 1862-4804