UBA-Studie liefert Überblick zum Recycling von Rotorblättern

Das Umweltbundesamt hat eine aktuelle Studie zu den verschiedenen Aufbereitungsmöglichkeiten für Rotorblätter aus Windkraftanlagen vorgelegt. Mit dem Ende der Lebensdauer von vielen Windenergieanlagen sei in den nächsten beiden Jahrzehnten mit einem großen Anfall an Faserverbundwerkstoffen zu rechnen, für deren Verwertung es noch keine eindeutigen Vorgaben gibt.

Im laufenden Jahrzehnt rechnet das UBA mit einem Abfallaufkommen von jährlich bis zu 20.000 Tonnen Rotorblattmaterial. In den 2030er-Jahren werden bis zu 50.000 Tonnen pro Jahr prognostiziert. Die jährlichen geschätzten Abfallmengen schwanken der Studie zufolge bis 2040 sogar zwischen 3.000 und 75.000 Tonnen für glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) bzw. zwischen weniger als 1.000 und 3.000 Tonnen für carbonfaserverstärke Kunststoffe (CFK). Mit der Studie will die Behörde nun zeigen, wie diese Mengen am besten demontiert und recycelt werden können.

Während es für das Recycling der meisten Bestandteile von Windenergieanlagen ausreichende Kapazitäten und klare Verfahren gebe, sei dies bei Rotorblattabfällen bislang noch nicht der Fall, erklärt das UBA. Die Verwertung der sehr großen und hochfesten Anlagenteile werde bislang nur von einzelnen Entsorgungsfachbetrieben vorgenommen, welche aber keine Daten zur Wiederverwertung bzw. Recyclingfähigkeit lieferten. Die Verwertung sei damit technisch und wirtschaftlich bisher kaum einzuschätzen oder zu bewerten.

Im Auftrag des Umweltbundesamtes haben Wissenschaftler des KIT in Karlsruhe und des Fraunhofer-Instituts für Chemische Technologie (ICT) in Pfinztal gemeinsam mit weiteren Experten wie dem Rechtsanwalt Prof. Martin Beckmann und Vertretern des internationalen Netzwerkes Composites United die verfügbaren Demontagetechniken untersucht, anhand umweltrelevanter Kriterien beurteilt und Anforderungen an den Arbeits- und Umweltschutz formuliert. So sollten beispielsweise Verfahren festgelegt werden, welche die Freisetzung von carbon- oder glasfaserhaltigem Staub bei der Zerkleinerung von Rotorblättern am Standort der Windenergieanlage verhindern. Für die folgende Rotorblattaufbereitung in einem Recyclingbetrieb schlagen die Experten zudem verbindliche qualitätssichernde Standards vor.

Ein besonderes Augenmerk lege die Studie auf Zerkleinerungstechnologien und Methoden der Fraktionierung, so das UBA. Für die Trennung sämtlicher Komponenten sei ein mehrstufiges Ablaufschema entwickelt worden, das für alle Rotorblattvarianten verwendet werden könne. Die verschiedenen möglichen Verwertungsverfahren für die unterschiedlichen Bestandteile eines Rotorblatts würden detailliert beschrieben. Dadurch könnten alle Verwerter Zugang zu den sichersten und umweltfreundlichsten Verfahren erhalten.

Pyrolyse für CFK etabliert, Recycling für GFK bisher nicht wirtschaftlich

Unterschiede bei der Verwertung haben die Experten dabei zwischen CFK und GFK festgestellt. Während bei der Verwertung von Carbonfasern Pyrolyse und Rückgewinnung mittlerweile etabliert seien, laufe die Verwertung von glasfaserverstärkten Kunststoffen bisher noch nicht optimal. Die Verwertung im Zementwerk sei zwar eine Möglichkeit, neue Forschungen würden jedoch nahelegen, den Einsatz in der höherwertigen Glasverhüttung zu prüfen.

CFK-Anteile in Rotorblättern seien bisher vorrangig in Längsgurten verbaut, die sortenrein aus dem Rotorblatt herausgetrennt werden können, heißt es in der Studie. Wenn eine Weiterverwendung als neue Bauteile nicht sinnvoll sei, gingen die CFK-Abfälle aktuell meist in die Pyrolyse, wo dann rezyklierte Carbonfasern zurückgewonnen werden. In Deutschland gebe es aktuell nur eine Pyrolyseanlage mit einer Kapazität von etwa 1.500 Tonnen im Jahr. Perspektivisch müsste die Kapazität daher erhöht werden. Dabei sollte sowohl ein branchenübergreifendes Wachstum des CFK-Abfallaufkommens als auch die Etablierung vermarktungsfähiger Produkte aus recycelten Carbonfasern berücksichtigt werden.

Das GFK-Recycling habe sich bisher aus wirtschaftlichen und organisatorischen Gründen nicht am Markt etablieren können, schreiben die Experten. Einerseits sei die spezialisierte Aufbereitung aufwendig und der Rezyklatwert extrem niedrig. Andererseits seien die anfallenden Abfallmengen noch zu gering. Das Kosten-Nutzen-Verhältnis sei daher auch in kontinuierlich arbeitenden Anlagen schlecht. Dies könnte sich zwar eventuell mit steigendem Bedarf der Rotorblattaufbereitung ändern. Die Abfallbehandlung orientiere sich aber nicht nur an Wertschöpfung, sondern auch an der Notwendigkeit der sachgerechten Entsorgung. Im Fall von GFK ist die Deponierung aufgrund des hohen Organikanteils ausgeschlossen und Verbrennungsverfahren aufgrund der hohen Schlackebildung durch die Glasfasern ungeeignet. Potenziale werden noch bei der Erzeugung mineralischer Werkstoffe oder einer organikreduzierenden Pyrolyse gesehen.

Für die Zukunft empfiehlt das Umweltbundesamt technische Normen, nach welchen einerseits die Beschaffenheit von Rotorblättern für die spätere Demontage und das Recycling dokumentiert wird und welche andererseits produktspezifische Separations- und Verwertungsverfahren festschreiben. „Unsere Studie zeigt: Wir müssen Klimaschutz von Anfang an mit zirkulärem Wirtschaften verbinden. Wie für Rotorblätter gilt dies ebenso für Lithium-Ionen-Batterien, Solaranlagen oder andere Klimatechnik. Abfall zu vermeiden sollte bei jeder technischen Klimaschutzinnovation das Ziel sein. Zusätzlich müssen Recyclingkonzepte für die Produkte entwickelt werden“, erklärt UBA-Präsident Dirk Messner.

Großer Anfall vor allem in Norddeutschland

Die Verwertung der Rotorblattabfälle wird dabei vor allem für den Norden der Bundesrepublik immer wichtiger, da dort bisher die meisten Windkraftanlagen in Deutschland errichtet wurden. Für den Zeitraum bis 2040 wird in der Studie allein in Niedersachsen mit über 80.000 Tonnen GFK-Abfällen gerechnet. Dahinter folgen Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein mit insgesamt jeweils über 40.000 Tonnen.

In der Materialklasse GFK/CFK müssten in Brandenburg und Niedersachsen bis 2040 mit jeweils über 30.000 Tonnen gerechnet werden, heißt es weiter. In Schleswig-Holstein wird für den gleichen Zeitraum eine Abfallmenge von knapp 20.000 Tonnen prognostiziert.

Die fast 600 Seiten starke Studie zum Rotorblattrecycling kann auf den Seiten des Umweltbundesamtes heruntergeladen werden.

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