Abfallmaterialien enthalten oft wertvolle und knappe Rohstoffe. Durch Recycling lassen sich diese Ressourcen schonen und Materialkreisläufe schließen. Was aber, wenn die Verarbeitung der Ausgangsmaterialien eine Gefahr für Mensch und Umwelt darstellt? Bei Nichtbeachten dieser Risiken drohen Brände, Explosionen oder gefährliche Gasaustritte. Darüber hinaus enthalten einige Materialien gefährliche Chemikalien, zum Beispiel giftige Fluor- und Schwefelsäuren, deren Dämpfe mit schwerwiegenden, gesundheitlichen Folgen verbunden sind. Eine Lösung besteht in inertisierbarer Technik, die Recycling unter Schutzatmosphäre erlaubt. Für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien entwickelten die Verfahrensexperten von BHS-Sonthofen nun erstmals zwei Zerkleinerungsmaschinen – die Rotorschere vom Typ VR 0912 als Zweiwellenzerkleinerer für die Vorzerkleinerung größerer Batteriemodule und packs sowie den Universal-Shredder vom Typ NGU 0513 als Einwellenzerkleinerer für die zweite Zerkleinerungsstufe mit Batteriezellen, die während des Zerkleinerungsprozesses komplett unter Stickstoff arbeiten.
Mit 12 bis 18 Tonnen Maschinengewicht sind die inertisierbaren Zerkleinerer von BHS-Sonthofen in ihrer neuen Funktion und Größe einzigartig auf dem Gebiet des industriellen Recyclings. „Die Herausforderung bestand darin, die Zerkleinerungsmaschinen nicht einfach nur abzudichten“, erklärt Manuel Huber, verantwortlicher Konstrukteur für den NGU 0513, die veränderten Anforderungen an die Maschinen, „sondern auch die Flexibilität und Robustheit der Maschinen im Einsatz und bei der Wartung weiterhin zu gewährleisten.“
Verbesserte Sicherheit bei gleichbleibender Funktionalität
Jede einzelne Schraube und jedes Bauteil, vom Trichter über den hydraulischen Nachdrücker bis zu Rahmen und Gehäuse, mussten während des Konstruktionsprozesses auf Dichtheit überprüft werden. „Am Ende war keine Schraube mehr an ihrem ursprünglichen Platz.“, weiß Kai Grosch, Leiter Konstruktion der Zerkleinerungstechnik bei BHS-Sonthofen, „Ausgewählte Komponenten wurden als integrales Schweißbauteil neu konstruiert, statt es aufwendig mit Dichtungen zu verschrauben.“ Das wirkt sich auch auf die Instandhaltung der Maschinen aus. Statt Verschleißteile wie bisher von außen auszutauschen, erfolgt die Wartung in kontaminierten Bereichen nun über eine vorgelagerte Klappe.
Sicherheit durch Spezialdichtungen
Eine besondere Herausforderung stellte die Wahl der Dichtungsmaterialien dar. Herkömmliche Dichtungsmaterialien bieten nicht ausreichenden Schutz und Beständigkeit bei aggressiven Säuren. Schließlich gelang es den Ingenieuren von BHS mit speziellen Dichtungswerkstoffen eine vielversprechende Alternative zu den bislang üblichen Materialien zu finden. Hochwertige Spezialkunststoffe, die gleichzeitig säureresistent sind und das große Gewicht der Maschinen tragen können, sichern zusätzlich die Konstruktion der einzelnen Verbundteile.
Während des gesamten Zerkleinerungsprozesses überwachen Sensoren die Stabilität der Stickstoffatmosphäre. Eine invasiv montierte Kamera an der Rotorschere ermöglicht außerdem eine frühe Reaktion bei möglichen Gefahrensituationen. Im Falle eines Lecks lassen sich beide Maschinen als letzte Schutzmaßnahme innerhalb weniger Sekunden vollständig mit Wasser fluten. Bei all den Veränderungen bieten die inertisierbaren Zerkleinerer die gleiche Leistung und Funktionalität wie die bewährten Standardmaschinen.
Eine Chance für sicheres Batterierecycling
Im ersten Schritt des Recyclingprozesses unter Schutzatmosphäre wird das Eingangsmaterial durch eine Schleuse in den dichten Bereich geleitet. Die Vorzerkleinerung übernimmt die BHS Rotorschere (VR). Dieser langsam laufende, drehmomentstarke Zweiwellenzerkleinerer verarbeitet mit seinen ineinandergreifenden Messern in Normalausführung zuverlässig sperrige Stoffe, von Industrie-, Gewerbe-, Haus- und Sperrmüll bis hin zu elastischem Aufgabegut, wie Ersatzbrennstoffe (EBS), Reifen und Textilien. Im zweiten Zerkleinerungsschritt bringt der Universal-Shredder (NGU), ein schnelllaufender Einwellenzerkleinerer, das vorgeschredderte Material auf die gewünschte Zielgröße.
Bislang hat BHS-Sonthofen die Maschinen speziell für das Recycling von Lithium-Ionen-Batterien intensiv getestet. Grundsätzlich ist ein vielseitiger Einsatz bei toxischen Abfällen und Gefahrstoffen, von Shredding-Mixing-Pumping (SMP) bis zu chemischem Sondermüll, unter Schutzatmosphäre möglich. Dazu werden gegebenenfalls die Dichtungswerkstoffe dem Aufgabematerial angepasst.
