Mit neuen Verarbeitungsstrategien könnten komplexe Aluminiumabfälle in hochwertige, marktfähige Industriematerialien umgewandelt werden - an Stelle von Downcycling oder Entsorgung.
Wie kann gemischter Aluminiumschrott in hochwertige Industriematerialien umgewandelt werden, anstatt heruntergezyklisiert oder entsorgt zu werden? Am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien (MPI-SusMat) entwickelt der Postdoktorand Dr. Dheeraj Kumar Saini Verarbeitungsstrategien, um komplexe Aluminiumabfälle in kommerzielle Legierungen für den industriellen Einsatz umzuwandeln. Für seine Arbeit wurde er nun mit einem Early Career Researcher Award der International Conference on Aluminium Alloys 2026 ausgezeichnet.
Der Preis würdigt herausragende Nachwuchswissenschaftler, die bereits einen bedeutenden Beitrag zur Aluminiumwissenschaft, -technologie und -anwendung geleistet haben. Als einer von fünf internationalen Preisträgern wird Saini seine Forschungsergebnisse in einem Plenarvortrag während der International Conference on Aluminium Alloys vorstellen, die vom 13. bis 17. September 2026 in Berlin stattfindet.
Warum Aluminiumrecycling wichtig ist
Aluminium ist einer der am besten recycelbaren Werkstoffe: Rund 75 % des jemals produzierten Aluminiums sind heute noch im Einsatz. Die Herstellung von Primäraluminium aus Rohstoffen ist jedoch äußerst energie- und CO₂-intensiv.
Das Recycling von Aluminiumschrott bietet eine wesentlich nachhaltigere Alternative. Die Sekundäraluminiumproduktion benötigt nur einen Bruchteil der Energie, die für die Primärproduktion aufgewendet wird, und senkt die Treibhausgasemissionen erheblich. Da die weltweite Nachfrage nach Aluminium weiter wächst, wird erwartet, dass recyceltes Material eine immer wichtigere Rolle bei der Deckung des industriellen Bedarfs spielen wird. Das Recycling wird jedoch erheblich erschwert, wenn die Schrottströme gemischte Legierungszusammensetzungen enthalten.
Bewältigung einer komplexen Recycling-Herausforderung
Sainis Forschung konzentriert sich auf sogenannten „Twitch-Schrott“ – zerkleinerten Aluminiumabfall, der eine Mischung aus Guss- und Knetlegierungen enthält. Diese Art von Schrott ist in industriellen Recyclingströmen weit verbreitet und enthält eine komplexe Kombination von Legierungselementen wie Silizium, Kupfer, Zink, Magnesium, Eisen und Mangan. Obwohl Twitch-Schrott den in der Automobilindustrie und im Druckguss weit verbreiteten Aluminiumlegierungen ähnelt, übersteigt insbesondere der Eisen- und Mangangehalt die erforderlichen Werte. Um diesen Mischabfall in kommerziell verwertbare Aluminiumlegierungen umzuwandeln, müssen diese Elemente unter die Toleranzgrenzen für Verunreinigungen gesenkt werden.
Entfernung von Verunreinigungen durch intelligente Verarbeitung
Sainis Idee zur Lösung dieser Herausforderung besteht darin, selektiv eisenreiche feste Partikel, sogenannte intermetallische Phasen, in der Aluminiumschmelze zu bilden und diese zu entfernen, bevor das Material zu einer endgültigen Legierung erstarrt. Durch sorgfältige Steuerung der Temperatur und der Verarbeitungsbedingungen können unerwünschte Phasen aus der Schmelze abgetrennt werden. Thermodynamische Modellierung half dabei, zu ermitteln, wann sich diese eisenreichen Verbindungen bilden und wie viel Material bei verschiedenen Temperaturen ausfällt. Saini kombinierte experimentelle Filtrationsstudien mit Berechnungen des Schmelzflusses, der Viskosität und des Sedimentationsverhaltens, um die Entfernungseffizienz zu optimieren.
Auf dem Weg zu einem besseren Aluminiumrecycling
Der Ansatz könnte einen Weg eröffnen, gemischten Aluminiumschrott zu kommerziell nutzbaren Legierungen statt zu minderwertigem Recyclingmaterial zu verwerten. Dies ist besonders relevant für den Automobilsektor, der sowohl eine wichtige Quelle für Aluminiumschrott als auch ein bedeutender Verbraucher von Aluminiumgusslegierungen ist. Die Entwicklung skalierbarer Methoden zur Rückgewinnung wertvoller Materialien aus gemischten Abfallströmen könnte dazu beitragen, Emissionen zu reduzieren, den Energieverbrauch zu senken und eine stärker kreislauforientierte Aluminiumwirtschaft zu fördern.
Quelle: MPI-SusMat
