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© Fraunhofer UMSICHT

Die iCycle®-Technologie – Metall- und Energie-rückgewinnung aus Shredderrückständen

15. November 2018


Folie 2

iCycle®-Technologieintelligent composite recycling

14

SiSilicium

Thermo-chemische Stofftrennung (Pyrolyse) bei >600 °C unter Sauerstoffabschluss


Folie 3

Thermo-chemische Verfahren von Fraunhofer UMSICHTDie Entwicklung

1999-01: Haloclean®

■ E-Schrott, Kunststoffe, Biomasse

■ 30 - 100 kg/h

2009-13: Pyroformer

■ Biomasse

■ 100 kg/h

seit 2014: TCR®

■ Biomasse, Kunststoffe

■ 300 kg/h

seit 2015: iCycle®

■ Verbund-materialien, E-Schrott, Kunststoffe

■ 70 kg/h


Folie 4

WEEEKunststoffe Stäube

Energie

SLF GFKCFK

Metalle / Fasern

iCycle®-TechnologyPlattform-Technologie


Folie 5

Quelle: Reuter et al. 2013

Recycling von Elektro- und ElektronikschrottDie Kehrseite: Globale End-of-Life Recyclingraten aus EAG


Folie 6

2.5 %

11.4 %

1.5 %

2.9 %

8.8 %

72.9 %

Quelle: Chancerel et al. 2009

100 %Gold

Recycling von Elektro- und ElektronikschrottDie Kehrseite: Massenflüsse von Ag, Au, Pd in der mechanischen Aufbereitung


Folie 7

100 %

2.5 %

11.4 %

2.9 %

8.8 %

1.5 %

28.6 %

44.3 %

Quelle: Chancerel et al. 2009

in Kunststoffen

Gold

RAu: 25.6 %RAg: 11.5 %RPd: 25.6 %

PAg: 28.9 %PPd: 33.3 %

Recycling von Elektro- und ElektronikschrottDie Kehrseite: Massenflüsse von Ag, Au, Pd in der mechanischen Aufbereitung


Folie 8

Manuelle Demontage

• Gefahrstoff-Entnahme

• „Re-Use“Bauteile

Grob Sortierung

• MagnetSeparation

• Wirbelstrom Separation

Fein Sortierung

• Sensor Sortierung

• Dichte-trennung

15-25 %

Sh

red

de

rrück

stän

de

Quellen: VDI 2343; Kramer 2013

Elektro- und Elektronikaltgeräte (EAG)Mechanische Aufbereitung von EAG


Folie 9

0,000

0,000

0,001

0,010

0,100

1,000

10,000

Me

tall

ge

ha

lt [

Ma

.-%

]

∑alle M. = 18,91 Ma.-%10

1

0,1

0,01

0,001

0,0001

0,00001

∑Cu-M. = 9,21 Ma.-%

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungPotentiale


Folie 10

Rückgewinnung von bis zu 17 Metallen

Recyclingquoten >95 %

Kein Recycling von Al und vielen kritischen Metallen (Ge, Ta, SEM, …)

Begrenzte Einsatzmengen1

(<10 % des EU-weiten Aufkommens)2,3,4

„Gewinnung“ von Strom & Wärme

Rückgewinnung von Fe, Al, Cu (>2 mm)

Keine Rückgewinnung von Metallen <2 mm (87 %)

Oxidation von Metallen

Hohe Kosten (>140 €/t)5

Integrierte Kupferschmelze

Thermische Verwertung

Zie

l

Sta

tus Q

uo

Quellen: 1Brusselaers et al. 2006; 2Eurostat 2016; 3Kawohl 2011; 4Boliden 2016; 5Katz 2016

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungVerwertungswege


Folie 11

iCycle®

Metallakkumulation im festen Pyrolyseprodukt Zersetzung von Kunststoffen Bildung hochkalorischer Nebenprodukte Flexibel skalierbar

Profitable und innovative Lösung

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungErweitertes Metallrecycling durch iCycle®

Integrierte Kupferschmelze

Shredder-Rückstände aus EAG


Folie 12

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel II: Installation in einem 40ft-Container

Kautz Technologies 2017


Folie 13

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel II: Installation in einem 40ft-Container


Folie 14

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel mit BHKW-Installation


Folie 15

*Eigenbedarf 26.5 % vom Feedstock

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel I: Metallrückgewinnung

Combustion& Heat Recovery*

2.381 kWh

Pyrolysis

Feedstock 1

Solid Product

553 kg

1.000 kg

rich in metals>6 % Cu


Folie 16

*inklusive PP und Hilfsenergie (1,001 kWh Erdgas + 12,5 kg Heizöl EL)

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel II: Metall- und Energierückgewinnung

Pyrolysis

Feedstock 2

Solid Product

128 kg

1.000 kg

PP/PE

557 kg

low metal content<1 % Cu


Folie 17

Oil

Syngas

CHP*

218 kg

653 kg

4.468 kWh

6.437 kWh

Pyrolysis

Feedstock 2

Solid Product

128 kg

1.000 kg

PP/PE

557 kg

low metal content<1 % Cu

*inklusive PP und Hilfsenergie (1,001 kWh Erdgas + 12,5 kg Heizöl EL)

Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel II: Metall- und Energierückgewinnung


Folie 18

*Eigenbedarf 18,2 % vom Feedstock

Shredder-Rückstände aus der EoL-V AufbereitungBeispiel: SLF-Mix

Combustion& Heat Recovery*

3.014 kWh

Pyrolysis

SLF-Mix

Solid Product

385 kg

1.000 kg


Folie 19

iCycle®-TechnologiePlattform-Technologie

14

SiSilicium Weiterentwicklungen

? ?


Folie 20

Globale Veränderungen im KunststoffrecyclingDeutsche Exporte sekundärer Kunststoffe

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

160.000Ja

n 1

6

Feb

16

Mrz

16

Ap

r 1

6

Ma

i 1

6

Jun

16

Jul 16

Au

g 1

6

Sep

16

Ok

t 1

6

No

v 1

6

De

z 1

6

Jan

17

Feb

17

Mrz

17

Ap

r 1

7

Ma

i 1

7

Jun

17

Jul 17

Au

g 1

7

Sep

17

Ok

t 1

7

No

v 1

7

De

z 1

7

Exp

ort

iert

e M

ass

e (

t)

China/Hongkong India/Malaysia/Vietnam Total

Chinese BanChinese NationalSword

Quelle: EUWID 10.2018


Folie 21

Globale Veränderungen im KunststoffrecyclingPreisentwicklung sekundärer Kunststoffe (Deutschland)

-100

0

100

200

300

400

500

600

700

Sep16

Okt16

Nov16

Dez16

Jan17

Feb17

Mrz17

Apr17

Mai17

Jun17

Jul17

Aug17

Sep17

Okt17

Nov17

Dez17

Jan18

Feb18

Mrz18

Apr18

Mai18

Jun18

Jul18

Aug18

Sep18

Pre

is p

ro T

on

ne s

ek

.K

un

stst

off

e (

€/t

)

PE mixed industry waste (80/20) - MIN PE mixed industry waste (80/20) - MAX

PVC soft colored - MIN PVC soft colored - MAX

PP Foliages colored - MIN PP Foliages colored - MAX

HIPS colored - MIN HIPS colored - MAX

Chinese BanChinese NationalSword

Quelle: EUWID


Folie 22

iCycle®-TechnologieAnwendungsszenarien für Verbunde, Rückstände und Kunststoffe

Gem. Kunstst.

iCycle®

Metalle

Gas

Öl*

BHKW

* Weitere Aufbereitungsschritte (z.B. Destillation) in Abhängigkeit von der Verwertung ggf. notwendig

Kraftwerke

Raffinerien

VerbundeWeitereAbfälle

Cu-Hütten

Sort. Kunstst.

Reine Kunstst.

Aufbereitung I

Sortierung I

Aufbereitung II

Rückst.

Rückst.

Rückst.


Folie 23

iCycle® & CreaSolv® - Recycling von Kunststoff-Metall-VerbundenKombination innovativer Fraunhofer-Technologien

KunststoffeCreaSolv ®

iCycle®

Rückstände, Unreinheiten, Schadstoffe

Metalle

ThermischeEnergie

Abfälle

IVV


Folie 24

iCycle® & CreaSolv® - Recycling von Kunststoff-Metall-VerbundenFokus I: Elektroaltgeräte (EAG)

CreaSolv ®

iCycle®


ThermischeEnergie

Abfälle

EAG-Kunststoffe

IVV

ABS

(HI)PS

PC


Folie 25

iCycle® & CreaSolv® - Recycling von Kunststoff-Metall-VerbundenFokus II: Leichtverpackungen (LVP)

CreaSolv ®

iCycle®


ThermischeEnergie

Abfälle

Verpackungen

IVV

Aluminium


Folie 26

CreaSolv®

iCycle®

Rest (Sb, Ti)

60 % Sb2O3

Flammschutzwirkung

Neu- CreaSolv ®

ware + iCycle®

iCycle® & CreaSolv® - Recycling von Kunststoff-Metall-VerbundenSpezialbeispiel: Verbesserung von Flammschutzmitteln durch recyceltes Sb2O3


Folie 27

…und in ZukunftFeedstock-Recycling gemischter Kunststoffe

Thermisches Auflösen und Zersetzen von Kunststoffen zu Monomeren

Rückgewinnung von Metallen

Energetische Nutzung unbrauchbarer Komponenten möglich

PVC

PS

PP/PE

Metalle

PS

PP/PE

Metalle

HCl Styrol

PP/PE

Metalle

Aliphaten

Metalle

330°C 380°C 440°C

Gem. Kunstst.


Folie 28

…und in ZukunftCl-Platform

Metals

Energy

ResiduesPVC

BFR*

*BFR: Brominated Flame Retardants (e.g. TBBPA)

NaBr / NaCl

Add-on moduleHalogenation

LC-Displays

Indium

Car Catalysts

PGM, SEM

Cl-Platform17

35,45

SLF

Shredderrück

https://www.google.de/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&ved=0ahUKEwiL3dewkuXSAhVDvBQKHRKfBu4QjRwIBw&url=https://de.wikipedia.org/wiki/Polyvinylchlorid&psig=AFQjCNFxGPw3LMpbU0RvenAnZ61MSARuXg&ust=1490101385983095


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Dr. Peter HenseGruppenleiter RecyclingtechnologienTelefon: +49 (0) 9661-908 435E-Mail: [email protected]

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