Clean recovered Carbon Black - Thinking in closed Loops

Carbon Black ist einer der wichtigsten Bestandteile von Reifen bzw. Gummiartikeln; auch in Farbmitteln der Kunststoffindustrie ist er enthalten. Was verbirgt sich hinter dem Namen? – Es ist ein speziell hergestellter, aufbereiteter, synthetischer Ruß, basierend auf Partikeln graphitähnlichen Kohlenstoffs. Anders gesagt: Es ist ein Hightech-Produkt mit einem Marktvolumen von 15 Millionen Tonnen à 900 bis 1200 € pro Tonne, das ökonomische Vorzüge bietet und – bei reiner Betrachtung des Materials – ökologisch »unproblematisch« erscheint.

Rückgewinnung spielt eine wichtige Rolle

Doch die Herstellung von Carbon Black und die damit verbundenen hohen Emissionen von CO2 sind zunehmend problematisch. Die Anstrengungen, neue innovative Lösungen zu finden, haben sich deshalb in den letzten Jahren intensiviert. Insbesondere die Rückgewinnung des Werkstoffs aus pyrolysierten Altreifen spielt eine wichtige Rolle. Schließlich kommen von den jährlich weltweit mehr als 15 Millionen Tonnen hergestelltem Carbon Black mit steigender Tendenz 80 Prozent in technischen Gummiharz-Stoffgruppen oder Reifen zum Einsatz. Carbon Black liegt dabei als äußerst stabile chemische Verbindung sowie als strukturelle Form vor, welche bei unterschiedlichsten Anwendungen beibehalten wird. Das Material ist somit prädestiniert für eine Rückgewinnung. Seit einigen Jahren gibt es Bestrebungen, Recovered Carbon Black (rCB) im Markt zu etablieren. Bisher konnte das Pyrolysematerial jedoch nur 10 Prozent des Marktes adressieren. Ein neu entwickeltes Aufbereitungsverfahren des Fraunhofer IBP kann mit dem Sekundärrohstoff dagegen gut 50 Prozent des Carbon-Black-Marktes abdecken. Die Forschungen laufen noch; in Zusammenarbeit mit Industriepartnern wird die Entwicklung nun bis zur Marktreife gebracht.

Lösungen gesucht

Beim Pyrolyseprozess von Altreifen wird die gasförmige Fraktion zurückgewonnen und zu flüssigen Brennstoffen kondensiert. Das recycelte Carbon Black (rCB) fällt als festes Nebenprodukt an. Auf jede verarbeitete Tonne entfällt etwa ein Drittel Rohruß – eine Mischung aus Kohlenstoffschwarz, Asche und Koks. Dieser Stoff könnte wieder für industrielle Anwendungen eingesetzt werden, stellt allerdings bislang keine adäquate Alternative für die Primärressource Carbon Black dar. Denn der Anteil an mineralischer »Asche« ist hoch; er enthält in der Regel Zinksulfide, Zinkoxide, Siliziumdioxid, Aluminiumoxide und beispielsweise auch Cobalt-Verbindungen. Diese anorganischen Stoffe bedecken die »aktive« Oberfläche des Carbon Black, die für industrielle Anwendungen erforderlich ist. Darüber hinaus sind sie auch aus gesundheitlichen Gründen bedenklich und somit ist die hochwertigere Wiederverwendung begrenzt. Zudem kann es bei technischen Produkten wie Reifen zu Problemen führen, wenn die Festigkeit und Dauerhaftigkeit des Gummis abnimmt. Auch als Farbmittel lässt sich die Substanz nicht ohne Weiteres einsetzen. Der erzielbare Schwarzwert ist gering, ebenso der Härtegrad des mineralischen Anteils. Soll das recycelte Carbon Black (rCB) mehr genutzt werden als bisher, müssen die mineralischen Reststoffe extrahiert werden, ohne dabei dessen Eigenschaften maßgeblich zu verändern. Hierfür entwickelte das Fraunhofer IBP ein Entmineralisierungsverfahren. Es vereint die Ansätze ökonomisch sowie auch ökologisch und bietet die Möglichkeit, diesen Stoffkreislauf zu schließen.