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© Fraunhofer UMSICHT
Die iCycle®-Technologie – Metall- und Energie-rückgewinnung aus Shredderrückständen
15. November 2018
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Folie 2
iCycle®-Technologieintelligent composite recycling
14
SiSilicium
Thermo-chemische Stofftrennung (Pyrolyse) bei >600 °C unter Sauerstoffabschluss
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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
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Folie 4
WEEEKunststoffe Stäube
Energie
SLF GFKCFK
Metalle / Fasern
iCycle®-TechnologyPlattform-Technologie
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Folie 5
Quelle: Reuter et al. 2013
Recycling von Elektro- und ElektronikschrottDie Kehrseite: Globale End-of-Life Recyclingraten aus EAG
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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
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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
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Folie 8
Manuelle Demontage
• Gefahrstoff-Entnahme
• „Re-Use“Bauteile
Grob Sortierung
• MagnetSeparation
• Wirbelstrom Separation
Fein Sortierung
• Sensor Sortierung
• Dichte-trennung
15-25 %
Sh
red
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Quellen: VDI 2343; Kramer 2013
Elektro- und Elektronikaltgeräte (EAG)Mechanische Aufbereitung von EAG
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Folie 9
0,000
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0,100
1,000
10,000
Me
tall
ge
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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
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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
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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
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Folie 12
Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel II: Installation in einem 40ft-Container
Kautz Technologies 2017
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Folie 13
Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel II: Installation in einem 40ft-Container
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Folie 14
Shredder-Rückstände aus der EAG-AufbereitungBeispiel mit BHKW-Installation
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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
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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
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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
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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
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Folie 19
iCycle®-TechnologiePlattform-Technologie
14
SiSilicium Weiterentwicklungen
? ?
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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
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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
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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.
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Folie 23
iCycle® & CreaSolv® - Recycling von Kunststoff-Metall-VerbundenKombination innovativer Fraunhofer-Technologien
KunststoffeCreaSolv ®
iCycle®
Rückstände, Unreinheiten, Schadstoffe
Metalle
ThermischeEnergie
Abfälle
IVV
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Folie 24
iCycle® & CreaSolv® - Recycling von Kunststoff-Metall-VerbundenFokus I: Elektroaltgeräte (EAG)
CreaSolv ®
iCycle®
Rückstände, Unreinheiten, Schadstoffe
ThermischeEnergie
Abfälle
EAG-Kunststoffe
IVV
ABS
(HI)PS
PC
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Folie 25
iCycle® & CreaSolv® - Recycling von Kunststoff-Metall-VerbundenFokus II: Leichtverpackungen (LVP)
CreaSolv ®
iCycle®
Rückstände, Unreinheiten, Schadstoffe
ThermischeEnergie
Abfälle
Verpackungen
IVV
Aluminium
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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
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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.
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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
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