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Recycling schon beim Kühlschrank-Design mitdenken

Magdalena Heibeck vom ILK der TU Dresden und vom HIF in Freiberg hat auf dem DGAW-Kongress 2022 in Dresden ihr Dissertationsprojekt zum Verbundmaterial-Recycling vorgestellt. Foto: ILK/TUD und HIF

Magdalena Heibeck vom ILK der TU Dresden und vom HIF in Freiberg hat auf dem DGAW-Kongress 2022 in Dresden ihr Dissertationsprojekt zum Verbundmaterial-Recycling vorgestellt. Foto: ILK/TUD und HIF

Preis für Dresdner Leichtbauforscherin Magdalena Heibeck

Dresden/Freiberg, 21. April 2022. Verbundmaterialien gelten in Automobilbau, Luft- und Raumfahrt als besonders leichte und daher vielversprechend Werkstoffe – seien es nun Glasfaser-, Carbon-, Holz- oder andere Materialverbindungen. Sie am Ende eines Auto- oder Flugzeuglebens aber wiederzuverwerten, ist oft sehr schwierig, weil dann eben diese Materialverbünde möglichst automatisiert wieder getrennt werden müssen. Die TU Dresden forscht daher an Möglichkeiten, das spätere Recycling schon beim Design dieser Materialien zu berücksichtigen.

Für ihr Promotionsprojekt „Recyclingfähigkeit von Multi-Material-Strukturen: Numerische Modellierung der Aufschlusszerkleinerung“ hat die ILK-Nachwuchsforscherin Magdalena Heibeck nun einen Wissenschaftspreis der „Deutschen Gesellschaft für Abfallwirtschaft“ (DGAW) erhalten. Das geht aus einer Mitteilung des TU-Instituts für Leichtbau und Kunststofftechnik (ILK) hervor, das diese Doktorarbeit gemeinsam mit dem „Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie“ (HIF) sowie dem „Dresden Center for Intelligent Materials“ (DCIM) betreut.

Kombination aus Experimenten und Simulationen

Heibeck setzt in ihrer Promotion auf Experimente sowie Simulationen mit der Finite-Elemente-Methode, um beispielsweise prognostizieren zu können, wie sich ein Verbundmaterial später einmal im Häcksler zerkleinern lässt. „Diese Simulation soll künftig eine Untersuchung diverser Designvarianten und ihrer Verhalten im Zerkleinerungsprozess ermöglichen“, teilte das ILK mit. Damit wolle die Nachwuchswissenschaftlerin einen „Beitrag zur recyclinggerechten Produktentwicklung leisten“.

Diese Anlage saugt aus den alten Kühlschränken das Kühlmittel ab. Foto: Diese Anlage saugt aus den Alt-Kühlschränken das Kühlmittel ab. Foto: HZDR/HIF

Diese Anlage saugt aus den alten Kühlschränken das Kühlmittel ab. Foto: Diese Anlage saugt aus den Alt-Kühlschränken das Kühlmittel ab. Foto: HZDR/HIF

Durch richtiges Designkonzept Rohstoffe für 25 Millionen Euro pro Jahr zurückgewinnen

Magdalena Heibeck ist unter anderem am Projekt „Circular by Design“ (CbD) mit. Ziel dieses Vorhabens unter HIF-Federführung ist eine „Ressourcenwende“, die die Forschenden durch ein nachhaltiges Produktdesign am Fallbeispiel eine Kühlschranks durchexerzieren wollen. Dabei zielen sie auf ein auf andere Konsumgüter übertragbares Designkonzept. „Betrachtet man den Anteil von Stahl, Kupfer und Aluminium, machen diese zusammen fast 60 Prozent des Gewichtsanteils in zu recycelnden Kühl- und Gefriergeräten aus“, heißt es in der Projektskizze. „Dazu kommen Kunststoffe mit einem Gewichtsanteil von etwa 35 Prozent. Das entspricht einem Materialwert an Sekundärrohstoffen von rund 25 Millionen Euro pro Jahr, allein für die produzierte Gerätetonnage eines Kühlgeräteherstellers.“

100 Kühlschränke haben die Forscherinnen und ihre Helfer probeweise zerkleinert. Foto: HZDR/HIF

100 Kühlschränke haben die Forscherinnen und ihre Helfer probeweise zerkleinert. Foto: HZDR/HIF

100 Kühlschränke zerhäckselt

„Für den Versuch haben wir 100 Kühl-/Gefriergroßgeräte unterschiedlichen Alters ausgewählt“, berichtete Magdalena Heibeck in einem Beitrag für das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf und den „Materialforschungsverbund Dresden“ (MFD). „Die Altgeräte wurden zunächst charakterisiert, anschließend wurden Wert- und Störstoffe für das Recycling, zum Beispiel sichtbare Platinen, Kabel und Glasböden, Kühlmittel und Kompressoren entnommen. Die entfrachteten Kühlgeräte wurden schließlich in der mechanischen Anlage zerkleinert und separiert.“ Aus den gewonnen Daten wollen die Projektpartner „Rückschlüsse für das Produktdesign ziehen und Handlungsempfehlungen für die Kühlgerätehersteller ableiten“.

Autor: hw

Quellen: ILK-TUD, Dechema, MFD, Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf