Teilprojekt 7: Chlor-Plattform
Plattformtechnologie zur Verwertung chlorhaltiger Abfälle und Rückgewinnung kritischer Metalle
Hintergrund
Chlorhaltige Kunststoffabfälle und somit meist PVC-haltige Kunststoffabfälle, werden überwiegend thermisch verwertet (62 % in 2017[1]). Der dabei entstehende Chlorwasserstoff (HCl) muss aus dem Rauchgas entfernt bzw. neutralisiert und deponiert werden, um negativen Umweltauswirkungen wie Korrosion oder der Bildung hochtoxischer Dioxine vorzubeugen.
Für besonders werthaltige Hightech-Metalle wie Platingruppenmetalle existieren (optimierte) Recyclingrouten, jedoch verteilt sich der überwiegende Teil auf Rest- oder Nebenfraktionen wo ihre speziellen Eigenschaften ungenutzt sind und sie de Facto verloren gehen. Somit stehen diese für die Verwendung in modernen Geräten, wie LED oder LCD-Panels in Flachbildfernsehern nicht mehr zur Verfügung.
[1] Conversio 2018: Analyse der PVC-Produktion, Verarbeitungs-, Abfall- und Verwertungsströme in Deutschland 2017
Aufgabenstellung
Die Chlor-Plattform stellt eine technische Lösung zur Verbesserung der Verwertungsqualität von chlorhaltigen und Hightech-Metalle enthaltenden Abfallströmen dar. Mit ihr ist es potenziell möglich, mehrere zehntausend Tonnen HCl und damit mehrere tausend Tonnen Hightech-Metalle aus Abfällen in Bayern wiederzugewinnen.
Projektinhalt
Durch die thermochemische Verwertung von chlorhaltigen Kunststoffabfällen wird HCl reiches Gas bereitgestellt. Dieses wird durch zur Chlorierung der Hightech-Metalle verwendet. Die Metallchloride verdampfen und werden so aus dem Abfallstrom abgetrennt. Anschließend kondensieren diese aus und bilden ein Metallkonzentrat. Die Hightech-Metalle werden aus dem Metallkonzentrat durch verschiedene Verfahrensschritte in eine wirtschaftsfähige Form zurückgewonnen. Nebenprodukte werden wiederverwertet. Der gesamte Prozess wird ökologisch und ökonomisch bewertet.
Durchführung & Ergebnisse
Bei der thermochemischen Behandlung von chlorhaltigen Kunststoffabfällen, wie PVC-Fraktionen aus dem gelben Sack oder Fensterprofilen, wurde zunächst HCl erzeugt. Dieses hochwertige, HCl-haltige Gas wurde dazu verwendet, um Indium aus Abfallströmen wie LED oder LCD in ihre Metallchloride zu überführen. Aufgrund des geringeren Siedepunktes von Indiumchlorid verdampfte dieses aus den Abfallströmen, kondensierte und bildete ein metallreiches Konzentrat. Im Anschluss wurden durch weitere Verfahrensschritte gediegenes Indium gewonnen. Aus dem festen Rückstand der LED wurden weitere Hightech-Metalle, wie Seltene Erden Metalle, durch eine zweistufige Laugung zurückgewonnen. Die chlorfreien Fraktionen können dem Wirtschaftskreislauf schließlich als Ersatzbrennstoff wieder zur Verfügung gestellt werden. Nebenprodukte wie überschüssiges HCl kann als Salzsäure direkt vermarktet oder zu Eisen(III)chlorid weiterverarbeitet werden. Der ganze Prozess wurde ökologisch sowie ökonomisch bewertet.
Beitrag zur Ressourceneffizienz
Mit dem Projekt wurde eine neue technische Lösung zur rohstofflichen Verwertung von chlorhaltigen Kunststoffabfällen sowie bei dem Recycling von Hightech-Metallen erschlossen. Durch die rohstoffliche Nutzung der chlorhaltigen Kunststoffabfälle kann zudem bis zu 50% des CO2-Ausstoßes im Vergleich zur Kohlenstofffreisetzung bei der thermischen Verwertung reduziert werden. Nach ersten Abschätzungen ist eine ökologische sowie ökonomische Rückgewinnung der Hightech-Metallen und stofflichen Verwertung von chlorhaltigen Abfällen aufgezeigt worden.
Kurzfilm
Ansprechpartner
Hochschulen
Ostbayerische Technische Hochschule (OTH) Amberg-Weiden (federführend)
Fakultät Maschinenbau / Umwelttechnologie
Prof. Dr.-Ing. Burkhard Berninger
Universität Regensburg
Institut für Physikalische und Theoretische Chemie
Prof. Dr. Werner Kunz
Wissenschaftlicher Partner
Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT
Institutsteil Sulzbach-Rosenberg
Hon. Prof. Dr.-Ing. Matthias Franke
Weitere Kooperationspartner
SKH-GmbH (94496 Ortenburg)
Abschlussbericht
Download Abschlussbericht Teilprojekt 7 (PDF)