Das Kunststoff-Zentrum SKZ erforscht gemeinsam mit der RWTH Aachen University einen neuartigen Recyclingansatz f\u00fcr glasfaserverst\u00e4rkte Polyurethan-Komposite, bei welchem spezielle Enzyme verwendet werden, um Polyurethan-Duromere selektiv zu spalten. Auf diese Weise lassen sich die Rohstoffe zur Kompositherstellung erneut gewinnen und die Nachhaltigkeit dieser Stoffklasse erheblich steigern.<\/p>\n
Faserverst\u00e4rkte Komposite sind als Werkstoff der Moderne nicht mehr wegzudenken. Ob in Windkraftanlagen, im Flugzeugbau oder f\u00fcr den Leichtbau im Automobilsektor \u2013 ihre Kombination aus gro\u00dfer Best\u00e4ndigkeit und hohen mechanischen Eigenschaften bei gleichzeitig geringem Gewicht macht diese Materialklasse f\u00fcr viele Branchen unverzichtbar. Gleichzeitig macht die hohe Best\u00e4ndigkeit der Duromer-Matrix sowie der enge Verbund aus Matrix und Fasern das Recycling \u00e4u\u00dferst herausfordernd, weshalb der Gro\u00dfteil aller Komposite bisher verbrannt oder deponiert wird.<\/p>\n
Um die Nachhaltigkeit von Kompositen zu verbessern, forscht das SKZ daher zusammen mit der RWTH Aachen University an einem neuartigen Weg zum Recycling mithilfe von Enzymen. Enzyme sind in der Natur weit verbreitet, um spezifische Reaktionen hocheffizient zu katalysieren. Diese Wirkungsweise kann auch technisch genutzt werden, um Polymere selektiv an definierten Stellen zu spalten, ohne dass die gesamte Molek\u00fclstruktur zerst\u00f6rt wird. Auf diese Weise lassen sich Polymere schonend in wertvolle Bausteine zerlegen, die f\u00fcr die Herstellung neuer Polymere genutzt werden k\u00f6nnen. Polyurethane sind hierf\u00fcr vielversprechend, da ihre namensgebenden Urethan-Gruppen gro\u00dfes Potenzial f\u00fcr eine enzymatische Spaltung haben.<\/p>\n
Ausgangsstoffe in gleicher Qualit\u00e4t zur\u00fcckgewinnen<\/strong> \u201eDas Recycling von Kompositen steckt momentan noch in den Kinderschuhen. Wir sind zuversichtlich, dass dieser Ansatz eine v\u00f6llig neue Art des Recyclings darstellen kann\u201c, erkl\u00e4rt Dominik Uhl, Scientist im Bereich Vernetzte Materialien am SKZ. \u201eIm Gegensatz zu chemischen Recyclingans\u00e4tzen reichen mit Enzymen bereits niedrige Temperaturen aus, sodass wir von einem sehr energiesparenden Prozess reden. Gleichzeitig ben\u00f6tigen wir zur Polymerspaltung keine aggressiven Chemikalien und schonen daher gleichzeitig die Matrix, Fasern und die Umwelt.\u201c<\/p>\n Glasfasern aus der Matrix herausl\u00f6sen<\/strong> Mit \u201eEnzyReput\u201c soll das Potenzial von Enzymen im Bereich des Polymerrecyclings weiter erschlossen werden und Grundlagen f\u00fcr das Recycling von Kompositen geschaffen werden. Somit soll das Abfallproblem von Kompositen reduziert werden und der Bedarf an ressourcenintensiver Neuware gesenkt werden, um die Nachhaltigkeit dieser herausragenden Stoffklasse zu verbessern.<\/p>\n
\nDas Ziel des neuen Forschungsvorhabens \u201eEnzyReput\u201c ist es, einen Prozess zu entwickeln, mit dem Polyurethan-Duromere mit Glasfaserverst\u00e4rkung mithilfe von Enzymen so aufgespalten werden, dass die Ausgangsstoffe \u2013 also Glasfasern und Polyurethan-Harz \u2013 in gleichbleibender Qualit\u00e4t zur\u00fcckgewonnen werden k\u00f6nnen, sodass ein neuer Komposit mit vergleichbaren mechanischen Eigenschaften hergestellt werden kann. Daf\u00fcr werden ma\u00dfgeschneiderte Enzyme zur Spaltung von Urethangruppen entwickelt und erprobt. Mit der langj\u00e4hrigen Erfahrung des Lehrstuhls f\u00fcr Biotechnologie der RWTH Aachen der Entwicklung von Enzymen f\u00fcr die Polymerspaltung und der breiten Expertise des SKZ im Bereich Harzentwicklung und Werkstoffpr\u00fcfung bringen die beiden Partner daf\u00fcr beste Voraussetzungen mit.<\/p>\n
\nEin besonderer Schwerpunkt liegt darin, die fest im Komposit verankerten Glasfasern aus der Matrix herauszul\u00f6sen, ohne dass es zu einer mechanischen oder chemischen Besch\u00e4digung der Fasern kommt, sodass die Fasern in gleichbleibender Qualit\u00e4t wiederverwendet werden k\u00f6nnen. Daher fokussiert sich das Projekt zun\u00e4chst auf Kurz- und Langglasfasern, da hier im Gegensatz zu Endlosfasern die M\u00f6glichkeit bleibt, Kompositbauteile ohne starke Sch\u00e4digung der Fasern zu einem Granulat zu zerkleinern, welches f\u00fcr das Recycling eine Reihe von Vorteilen bietet.<\/p>\n