Faserverbundwerkstoffe rezyklieren

Kunststoffabfälle schaffen weltweit Probleme. Plastikmaterialien basieren auf fossilen Rohstoffen und sorgen nach ihrem Einsatz in den verschiedensten Produkten während langer Zeit für Verschmutzungen in Form von Mikroplastik oder als CO2-Emission nach der Entsorgung in der Kehrichtverbrennungsanlage. Ausgediente Kunststoffe sollten also möglichst umfassend gesammelt und rezykliert werden. Was allerdings für viele Thermoplaste wie etwa PET seit längerem problemlos funktioniert, war bis anhin beispielsweise für Epoxidharze gar nicht möglich, denn die sogenannten Duroplaste (oder Duromere) sind in langen molekularen Ketten so miteinander vernetzt, dass sie nicht eingeschmolzen werden konnten. Damit blieben für die besonders in Kombination mit Kohle- oder Glasfasern geschätzten Epoxidharze nur Verbrennung oder Mülldeponie.
Nun hat aber ein Forschungs-Team der Empa ein Epoxidharz entwickelt, das sich mit unterschiedlichen Methoden wiederverwerten und chemisch rezyklieren lässt. Zudem soll es flammhemmend und einfach herzustellen sein. Zentrales Element ist Phosphor. Normalerweise werden Additive als Pulver unter das Epoxidharz gemischt. Die Empa-Forscher fügen nun aber dem Harz vor dem Aushärten ein phosphorhaltiges Polymer zu, das mit dem Epoxid reagiert. Dieses Phosphor-Polymer führt dazu, dass die Vernetzungen zwischen den Polymerketten im ausgehärteten Epoxid sich unter Hitzeeinwirkung neu arrangieren können. Nach der Verwendung kann der Kunststoff also einfach zu Pulver vermahlen und mit Hitze in eine neue Form gepresst werden. Die Fachleute sprechen von thermomechanischem Recycling. Der neue Werkstoff lässt sich neben dem thermomechanischen Recycling auch chemisch auflösen. So können erstmals die im Harz eingebetteten Fasern zurückgewonnen werden. Im Gegensatz zum thermomechanischen Recycling braucht das chemische Recycling jedoch viel Energie und grössere Mengen an Lösungsmitteln.