Das Zentrum für Sonnenenergie- und Wasserstoff-Forschung Baden-Württemberg (ZSW) hat das Projekt „CarbonCycle“ gestartet. Im Fokus steht ein neu entwickelter Hochtemperaturprozess, mit dem bislang nicht recycelbare Verarbeitungs- und Produktionsreste aus der Kunststoffindustrie in ein wasserstoffreiches Gas und eine feste Kohlenstofffraktion umgewandelt werden. Letztere soll als Sekundärrohstoff in der Batterieproduktion nutzbar gemacht werden.

Prozess zur Rohstoffgewinnung

Die Technologie basiert auf einer Hochtemperatur-Drehrohrthermolyse. Dabei werden Kunststoffe unter Sauerstoffausschluss bei Temperaturen bis zu 900 °C thermochemisch zerlegt und in eine feste, reine Kohlenstofffraktion sowie in ein wasserstoffreiches Gas umgewandelt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Kunststoffpyrolyse liegt der Fokus nicht auf der Ölgewinnung, sondern auf festem Kohlenstoff. Das wasserstoffreiche Gas könnte langfristig als CO₂-armes Brenngas nutzbar sein.

Graphitbedarf steigt – neue Quellen gefragt

Hintergrund des Projekts ist die angespannte globale Versorgungslage mit Rohstoffen. Kohlenstoff, insbesondere in Form von Graphit, ist ein zentraler Bestandteil von Batterien für Elektrofahrzeuge. Nach Schätzungen des ZSW könnte der jährliche Bedarf an Graphit bis 2030 auf 3 bis 4 Millionen Tonnen steigen. Derzeit stammen rund 80 % der weltweiten Produktion aus China. Die EU führt Graphit als kritischen Rohstoff.

Vom Labormaßstab zur industriellen Anwendung

Im Rahmen des Projekts sollen zunächst Labortests mit verschiedenen Kunststofffraktionen durchgeführt und die resultierenden Kohlenstoffproben elektrochemisch untersucht werden. Ziel ist es, eine Batterie-Halbzelle herzustellen. Im Anschluss wird der Prozess im Technikumsmaßstab mit einer Kapazität von bis zu 5 kg Kunststoff pro Stunde angesetzt. Geplant sind mehrere Testreihen, um die Ausbeute, Materialeigenschaften sowie Energieverbräuche zu evaluieren.

Beitrag zur Kreislaufwirtschaft

„Mit dem Projekt wollen wir demonstrieren, dass die Rückgewinnung von Kohlenstoff aus bestehenden industriellen Kunststoffresten technisch möglich und wirtschaftlich umsetzbar ist. Hierin sehen wir einen wichtigen Beitrag zur Umsetzung einer EU-weiten Kreislaufwirtschaft. Gleichzeitig erschließen wir so eine neue Kohlenstoffquelle, die den bisher eingesetzten fossilen Kohlenstoff zumindest in Teilen ersetzen könnte“, so Dr. Jochen Brellochs, Forscher im Fachgebiet Regenerative Energieträger und Verfahren am ZSW.

Kooperation mit Industriepartnern

Das Projekt umfasst die gesamte Prozesskette – von der Rohstoffbereitstellung durch die Kunststoffindustrie über die Kohlenstofferzeugung bis zur Anwendung in Batterien. Neben dem Projektpartner Akkodis sind die Unternehmen Südpack, GRAF, Alleima und Schwenk als assoziierte Partner beteiligt. Die Projektlaufzeit beträgt drei Jahre, gefördert mit rund einer Million Euro durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK).

Erweiterte Perspektiven

Über die technologische Entwicklung hinaus sollen auch Strategien zur wirtschaftlichen Verwertung, die CO₂-Bilanz und weitere Wirtschaftlichkeitsanalysen untersucht werden. Ziel der ZSW ist ein langfristiger und umfassender Kompetenzaufbau und ein Technologietransfer in die Wirtschaft zur Umsetzung der nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie.