Der neue Ansatz setzt direkt beim Schrottgemisch an. | © Montanuniversität Leoben
Forschende der Montanuniversität Leoben haben ein Verfahren entwickelt, mit dem Aluminium aus ausgedienten Fahrzeugen direkt zu hochwertigen Blechen für neue Autos verarbeitet werden kann. Die Methode könnte einen wichtigen Beitrag zu einer zirkulären Aluminiumwirtschaft leisten – und den Bedarf an energieintensiv produziertem Primäraluminium deutlich reduzieren.
Die Ergebnisse der Forschung wurden im Fachjournal Nature Communications veröffentlicht und stoßen auch international auf Resonanz.
Upcycling statt Downcycling
Das Verfahren entstand am Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie unter der Leitung von Univ.-Prof. Stefan Pogatscher. Gemeinsam mit seinem Team – darunter der Doktorand Patrick Krall – entwickelte er einen Ansatz, der gemischten Aluminiumschrott aus Altfahrzeugen direkt weiterverarbeiten kann.
Bisher stellt das Recycling von Fahrzeugaluminium eine Herausforderung dar: Autos bestehen aus vielen unterschiedlichen Aluminiumlegierungen, die beim Recycling zu komplexen Materialmischungen führen. Diese werden meist nur noch in weniger anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt – ein sogenanntes Downcycling.
Das neue Verfahren verfolgt einen anderen Ansatz. Statt unerwünschte Begleitelemente aufwendig auszusortieren oder durch Primäraluminium zu verdünnen, werden sie gezielt metallurgisch genutzt.
So entstehen Sekundär-Walzlegierungen, die sowohl hohe Festigkeit als auch hohe Duktilität aufweisen – also gut verformbar sind und sich für anspruchsvolle Anwendungen wie Fahrzeugbleche eignen.
Wachsende Mengen an Aluminiumschrott
Die Entwicklung kommt zu einem Zeitpunkt, an dem der Bedarf an neuen Recyclinglösungen steigt. In Europa fallen jährlich sieben bis neun Millionen Tonnen Aluminiumschrott aus Altautos an.
Der Großteil dieses Materials wird derzeit zu Gusslegierungen für Verbrennungsmotoren verarbeitet. Mit dem Übergang zur Elektromobilität könnte dieser Absatzmarkt jedoch deutlich schrumpfen.
Ohne neue Nutzungsmöglichkeiten drohen große Materialüberschüsse – und zusätzliche Emissionen durch den Einsatz von Primäraluminium. Schätzungen zufolge könnten bis 2030 rund 90 Millionen Tonnen CO₂ pro Jahr zusätzlich entstehen.
Metallurgischer Ansatz verbessert Materialeigenschaften
Der neue Ansatz setzt direkt beim Schrottgemisch an. Verunreinigungen werden nicht entfernt, sondern gezielt in der Mikrostruktur des Materials verteilt.
Die entstehenden intermetallischen Partikel können die Materialstruktur sogar verbessern und so die mechanischen Eigenschaften der Legierungen steigern.
Damit eröffnet sich ein direkter Weg, gemischten Aluminiumschrott zu hochwertigen Walzlegierungen aufzuwerten – ohne zusätzliche Sortierschritte oder den Einsatz von Primärmaterial.
Internationale Aufmerksamkeit für das Verfahren
Die Forschung wurde nicht nur in Nature Communications publiziert. Auch Nature Reviews Materials hob die Ergebnisse in einem Research Highlight hervor und ordnete sie als industriell relevant ein. Zudem berichtete die britische Wissenschaftszeitschrift New Scientist über den Ansatz.
Gefördert wurde das Projekt im Rahmen des ERC Consolidator Grants HETEROCIRCAL, der sich mit der Frage beschäftigt, wie sich zunehmende Material- und Legierungskomplexität moderner Produkte mit den Prinzipien der Circular Economy vereinbaren lässt.
Nächster Schritt: industrielle Umsetzung
Der Fokus der nächsten Forschungsphase liegt nun auf der Erweiterung des Eigenschaftsprofils der neuen Legierungen und auf der industriellen Skalierung des Verfahrens.
Gemeinsam mit Industriepartnern arbeiten die Forschenden an einer großtechnischen Umsetzung. Mehrere Unternehmen haben bereits Interesse signalisiert, außerdem sind europäische Forschungsprojekte zur Implementierung in Vorbereitung.
Sollte sich das Verfahren in der Praxis durchsetzen, könnte es zu einem wichtigen Baustein für eine zirkuläre Aluminiumwirtschaft in Europa werden.