Recycling von Balsaholz aus Rotorblättern zur Herstellung von Dämmstoffen

© Fraunhofer WKI

Abbildung 1: Die Rotorblätter von Windenergieanlagen enthalten große Volumina sehr leichten Balsaholzes, die nach dem Recyceln z. B. für Dämmstoffe wiederverwertet werden können.

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Abbildung 2: Stück aus einem Rotorblatt (links) und nach der sortenreinen Trennung des Balsaholzes (rechts).

Rotorblätter von Windenergieanlagen haben eine Lebensdauer von 10 - 20 Jahren (Abbildung 1). Danach werden sie üblicherweise der Verbrennung im Zementwerk zugeführt. Eine erneute stoffliche Nutzung der Bestandteile findet nicht statt.

Ein Rotorblatt besteht bei einer Länge von 40 m und einer Masse von ca. 26 t aus etwa 24 t Glasfaserverstärktem Kunststoff (GfK), 1,3 t Balsaholz sowie 0,5 t Metall. Bei einer mittleren Dichte des Balsaholzes mit 150 kg/m³ enthält solch ein Blatt etwa 8,5 m³ wertvolles Balsaholz, das für Recyclingprozesse zur Verfügung steht.

Die herausragenden stofflichen Eigenschaften des Balsaholzes sollen nach dem ersten Einsatz im Rotorblatt möglichst durch eine Kaskadennutzung einer zweiten Verwendung als Dämmstoff zugeführt werden.

In einem KMU-Innovativ-Projekt des Fraunhofer-Instituts für Holzforschung WKI zusammen mit der Technischen Hochschule Nürnberg (TH Nürnberg) und sieben kleinen und mittelständischen Partnerunternehmen sollen geeignete Recycling- und Verwertungsverfahren für die anfallenden großen Balsaholzvolumina ermittelt werden.

Die Projektpartner fokussieren sich auf eine ganzheitliche Betrachtung der Recyclingkette für das Balsaholz. Dabei bearbeiten sie die Rotorblattdemontage auf dem Feld, die mechanische Materialaufbereitung und die sortenreine Trennung auf dem Recyclinghof sowie als Schwerpunkt des Projekts die Entwicklung von Verwertungsverfahren.

 

Demontage und Zerkleinerung der Rotorblätter

Die erneute Nutzung des Balsaholzes benötigt eine effiziente Demontage und die gezielte Heraustrennung des Sandwichmaterials.


Im Rahmen des Projekts soll Wasserstrahlschneiden als das Verfahren untersucht werden, bei dem der Verschleiß am Schneidmaterial sowie die Staubentwicklung minimiert wird.

 

Trennung des Balsaholzes vom Glasfaserverstärkten Kunststoff (GfK)

Die Partner an der TH Nürnberg führten erste Zerkleinerungsversuche an Rotorblättern durch, bei denen die Parameter Zerkleinerungsart, Massenstrom, Partikelgrößenverteilung und Energieverbrauch genauer untersucht wurden. Erste erfolgreiche Versuche zur Trennung von Balsaholz und GFK erreichten sie mit Hilfe von Dichteunterschieden (Abbildung 2). Im weiteren Projektverlauf validieren die Forscher diese Ergebnisse großtechnisch und vergleichen sie mit anderen Verfahren, wie dem Zick-Zack-Sichter. Das zurückgewonnene Balsaholz unterzogen sie anschließend verschiedenen Siebanalysen zur Bestimmung der Partikelgröße.

 

Herstellung von Dämmstoffen aus Balsaholz

Für die Herstellung von Holzfaserdämmstoffen wurde das recycelte Balsaholz in einem Refiner durch einen thermomechanischen Aufschluss optimal zerfasert. Unter Verwendung konventioneller und auch neuerer Bindemittel stellten die Wissenschaftler damit verschiedene Holzfaserdämmstoffe mit Dichten von 20 bis 250 kg/m³ her.

Über den Aufschluss des Balsaholzes in einem atmosphärischen Refiner lässt sich außerdem ein Holzfaser-Wassergemisch gewinnen, das durch einen Aufschäum- und anschließenden Trocknungsprozess als druckfester Holzschaum ohne synthetische Bindemittel genutzt werden kann.

 

Ausblick

In weiteren geplanten Arbeiten wollen die Forscher das Balsaholz zur Herstellung leichter »Wood Polymer Composites« (WPC) nutzen, um dadurch die üblicherweise sehr hohen Dichten des WPC von ca. 1 100 kg/m³ auf die Hälfte zu reduzieren.

Eine ökologische Bilanzierung der Aufarbeitungsschritte und der Herstellungsprozesse der verschiedenen Dämmstoffe soll letztendlich zu optimalen Recyclingprozessen führen.