Verbundvorhaben: ReNaRe Recycling - nachhaltige Ressourcennutzung; Teilvorhaben: MECHELREC - Mechanische Prozesse für Elektrolyseur-Recycling, stoffliche Verwertung recycelter Elektrolyseurkomponenten in metallokeramischen Modellbauteilen

Abstract

Das Vorhaben adressierte das Recycling von Elektrolyseursystemen mit dem Ziel, insbesondere die Kreislaufführung kritischer, funktionsrelevanter Elemente sicherzustellen. Hierzu werden technologische Ansätze aus den Bereichen Funktionsmaterialien, automatisierte Demontage, mechanisches und sensorgestütztes Recycling sowie Metallurgie integriert und gemeinsam mit industriellen Partnern entlang der Wertschöpfungskette von Elektrolyseurmaterialien und zugehörigen Rohstoffen umgesetzt. Das Projekt verbindet damit innerhalb der Technologieplattform die Phase des Nutzungsendes mit der erneuten Materialsynthese und schließt die entsprechende Prozesskette. Die im Rahmen des Recyclings generierten und digitalisierten Prozessdaten bilden zudem die Grundlage für weiterführende Bewertungen mittels Life Cycle Assessment (LCA) und techno-ökonomischer Analyse (TEA). Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung integrierter technologischer Konzepte zur Schließung von Stoffkreisläufen für Elektrolyseursysteme der Alkali- (AEL), Polymermembran- (PEMEL) und Hochtemperaturelektrolyse (HTEL), mit besonderem Fokus auf die Rückgewinnung kritischer, funktionsrelevanter Rohstoffe. Vor dem Hintergrund der begrenzten Verfügbarkeit strategischer Elemente wie Ni, Ti, Ir, Ru, Au, Pt, La und Co sowie der Anforderungen an nachhaltige Wasserstofftechnologien sollen geeignete Recycling- und Verwertungsstrategien entlang der gesamten Wertschöpfungskette entwickelt werden. Hierzu werden die komplexen, multiskaligen Werkstoffverbunde der eingesetzten Funktionsmaterialien adressiert, deren Strukturgrößen von makroskopischen Komponenten bis in den mikroskopischen Bereich reichen. Aufbauend darauf werden angepasste Verfahren zur automatisierten Demontage, mechanischen und sensorgestützten Aufbereitung sowie metallurgischen Rückgewinnung entwickelt und miteinander verknüpft. Ziel ist die Ableitung belastbarer Aussagen zu technologischen Prozessketten, erforderlichem Aufwand und erzielbaren Recyclingquoten. Im Ergebnis sollen für alle betrachteten Elektrolyseurtypen übertragbare und skalierbare Prozessschemata bereitgestellt werden, die ein Recycling im technischen Maßstab ermöglichen und zugleich flexibel gegenüber zukünftigen technologischen Entwicklungen sind. Darüber hinaus werden Verwertungskonzepte erarbeitet, die eine möglichst verlustarme Rückführung kritischer Materialien in hochwertige Anwendungen gewährleisten. Die aus End-of-Life-Elektrolyseuren gewonnenen Intermediates sollen dabei eine Qualität erreichen, die ihre Wiedereingliederung in die Herstellung neuer Elektrolyseurkomponenten erlaubt und somit einen weitgehend geschlossenen Materialkreislauf unterstützt. Darüber hinaus sind schnittstellenübergreifende Technologiekonzepte zu entwickeln, welche den Erfolg der Prozesskette hinsichtlich maximierter Recyclingquoten vieler kritischer Wertstoffe und Komponenten über die Optimierung einzelner Prozessschritte oder hoher Recyclingquoten nur eines Wertstoffs oder einer Wertkomponente allein stellt.