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Research projects

Forschung und Entwicklung
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Recycling von PVC

PyroVC - Wertschöpfung aus bisher nicht recycelbaren Polyvinylchlorid

PVC wird in der EU zu 65% verbrannt, da ein mechanisches Recycling oft schwierig ist. Mit diesem Projekt wird versucht hochwertige Salzsäure und Öl gleichermaßen zu gewinnen und in den Kreislauf zurückzuführen. Hiermit sollen PVC-haltige Abfälle recycelbar werden. Bei erfolgreicher Implementierung dieser disruptiven Technologie in die AES Anlagen kann ein Markt mit großem Potential erschlossen werden.

gefördertes Projektvolumen
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in EU jährlich verbranntes PVC
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Recycling von Rotorblättern

GReTa - German Engineered Renewable Wind Turbine Blade

Rotorblätter von Windkraftanlagen werden heutzutage nur unzureichend recycelt. Der Großteil landet aufwändig in der Verbrennung oder wird deponiert. Um dies zu ändern wird ein komplett aus Recyclingmaterial bestehendes Rotorblatt entwickelt, welches mit Hilfe der Pyrolyse recycelbar ist.

gefördertes Projektvolumen
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Abfälle aus Verbundmaterial werden zurzeit in der EU verbrannt
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Effizienzsteigerung

ReSensePro - Integration komplexer Sensorik in die Prozesssteuerung

Es wird komplexe inline Sensorik installiert, die kontinuierlich Stoffdaten sammelt und diese Daten an die Steuerung weitergibt. Durch intelligente Steuerung lässt sich der CO2-Fußabdruck weiter senken und die Ölausbeute erhöhen. Insgesamt führt dies zu einer Effizienzsteigerung von 7,6 %.

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Effizienzsteigerung
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Initial situation:

Polyvinyl chloride (PVC) is a thermoplastic material that has become essential in many everyday products. Due to its favourable characteristics, its applications in industry (construction and electronics) are extremely popular. At 37.4 million tonnes per year, PVC ranks third in global plastics consumption, behind polyethylene and polypropylene. Although PVC was already the most commonly produced plastic in the world in 1945, the issue of recycling has not been sufficiently clarified. The recycling rate in Germany is 37%, which is lower than the average recycling rate for plastics, which is 46% on average. The usual approaches to PVC recycling (landfill and burning) are either energy-intensive or inefficient in terms of the quality of re-use or harmful to the environment due to the release of harmful gases.

The project:

Pyrolysis technology makes it possible to break down PVC in the absence of oxygen and extract petrochemically recyclable plastics from it. Pyrolysis is the thermal decomposition of chemical compounds at high temperatures (600 °C) and breaks down the long-chain molecules into organic compounds. During pyrolysis, however, chlorine gases are released which can be separated, for example, by binding with sodium in the preliminary stage of the pyrolysis process. This leads to other useful products such as salts and enables pyrolysis without the formation of harmful exhaust gases. However, the successful establishment of pyrolysis technology on a large scale faces economic and operational difficulties due to fluctuating waste quantities and types as well as high investments. Rising energy and electricity costs and increasing disposal fees are currently creating new opportunities for small recycling plants. The challenges here are the robustness of the pyrolysis technology and the adaptation to fluctuating waste quantities and types, as well as the automatic system control to reduce personnel deployment and thus costs.

Objectives:

As part of the project, AES is developing a new system technology that makes it possible to process waste containing chlorine into a pyrolysis oil and hydrochloric acid or common salt. AES is responsible for the design and construction of the chlorine separation and the associated pyrolysis technology. In co-operation with Aachen University of Applied Sciences, the economic efficiency is already being evaluated during the project. Finally, the new system technology will be tested at a pilot client. This technical innovation of the automated pyrolysis system with an ecological approach can achieve C-cycle closure, CO2 savings, elimination of non-recyclable waste flows and efficient utilisation of material resources and recycling.

Ausgangssituation:

Durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz wird seit über 20 Jahren die Energiewende zur Reduzierung  umweltschädlicher fossiler  Energieressourcen gefördert. Die tragende Rolle spielt dabei die Windenergie mit einer jährlich wachsenden Anzahl an Windrädern. Der Trend hin zu immer größeren Windrädern und Rotorblättern führt zu einer erheblichen Zunahme der Matetrial- bzw. Rohstoffmassen für den Bau der Anlagen. Nach einer durchschnittlichen Nutzungsdauer von 20 Jahren ist nach aktuellem Stand die Frage des Recyclings und geschlossener Materialkreisläufe noch unzureichend geklärt. Abgebaute Windräder werden überwiegend thermisch verwertet, deponiert (USA) oder finden vereinzelt auch sekundäre Nutzung in Möbeln oder Kunstwerken.

Das Projekt:

Mit Hilfe der Pyrolyse ist es möglich das Harz-Faser-System zu trennen und neue Rohstoffe aus dem Harz zu gewinnen. Die Fasern können wiederum für neue Windkrafträder eingesetzt werden. Herausforderung hierbei ist die Natur des Harzes, welches oft aus Duroplasten besteht und somit eine Verarbeitung erschwert. Außerdem muss eine gewisse Faserreinheit erreicht werden, damit diese wieder neu gesponnen werden können.

Ziele:

Das übergeordnete Projektziel eines geschlossenen Materialkreislaufes beinhaltet die Entwicklung eines neuen und innovativen Rotorblattdesigns. Maßgebend ist dabei die Berücksichtigung des Recyclings schon in der Auslegung des Rotorblattes (Design 4 Recycling). Dieses soll nach Möglichkeit nur mit Carbonfasern zur Verstärkung sortenrein aufgebaut werden. Neben den sehr hohen spezifischen Eigenschaften ist hiermit bereits heute ein wirtschaftliches Recycling durch Pyrolyse möglich. In diesem Zusammenhang soll über eine Weiterentwicklung des Recyclingverfahrens eine Verbesserung der Rohstoffnutzung erreicht werden. Bei der Faser-Matrix-Separation soll neben den Carbonfasern auch die Matrix als Pyrolyseöle aufgefangen werden. Hierfür entwickelt AES ein neues Infeedmodul und optimiert die Ausbeute und Qualität der Pyrolyseprodukte. Aus diesen Recyclingprodukten sollen abschließend neue Faser- bzw. Matrix-Halbzeuge für die automatisierte Rotorblattproduktion gebildet werden. Der entscheidende Vorteil liegt somit im
geschlossenen Materialkreislauf über den gesamten Produktlebenszyklus.

Projektziele:

In diesem Vorhaben soll komplexe Sensorik, wie in-line Gaschromatographie und Fourier-Transform-Infrarot-Spektroskopie in die Anlage eingebaut werden und die erhaltenen Messdaten durch Hardware- und Softwareentwicklung in die intelligente Prozesssteuerung implementiert werden. Hierfür ist eine umfassende Anpassung der Hardwareschnittstellen und Serversoftware notwendig, um die gewonnene Daten als Regel- oder Steuergröße zu verwenden. Durch die Einbindung der Sensorik soll der Ausschuss von Rezyklat durch Überschreitung von Grenzwerten reduziert werden und die Ölausbeute durch bessere Regelung der Temperatur anhand der zur Verfügung gestellten Messdaten erhöht werden. Außerdem soll die eingebrachte Wärme durch Regelung der Beschickung optimal im Pyrolyseprozess genutzt werden. Insgesamt kommt es so zu einer Effizienzsteigerung der chemischen Recyclinganlagen von AES. Dadurch ist es möglich mit einer Anlage, die 300 t/a durchsetzt jährlich 32,7 t CO2 Emissionen einzusparen.