Milliarden teure Verschwendung hat bald ein Ende
Aachener Forscher haben ein Verfahren entwickelt, mit dem sie kostbaren Titanschrott wieder nutzbar machen. Die Verschmutzung mit Sauerstoff bekämpfen sie mit Calcium. Der so entstehende schlichte Kalk wird abgetrennt.
Airbus A350: 13 Baugruppen des Fliegers werden aus Titan gefertigt. Nur zehn Prozent des Rohstoffs werden wirklich verbaut. 90 Prozent bleiben bislang als Titanspäne zurück und lassen sich kaum recyceln. Jetzt haben Aachener Forscher ein Verfahren entwickelt, mit dem sie kostbaren Titanschrott wieder nutzbar machen.
Foto: Bernd Settnik/dpa
Dem Flugzeugbauer Airbus liegen mehr als 700 Bestellungen für sein jüngstes Modell A350 vor. Rund zwei Dutzend sind bereits ausgeliefert. Bei der Herstellung der Schaufeln für die mächtigen Turbinen bleiben 100.000 Tonnen Schrott übrig, der sich allenfalls in Titandioxid umwandeln lässt, das für strahlendes Weiß in Farben sorgt. Einschmelzen, um es wieder zur Schaufelherstellung verwenden zu können, geht bisher nicht, weil das Material durch Kühlflüssigkeit verschmutzt und außerdem oxidiert ist. Der Abfall hätte, könnte man ihn wieder zur Herstellung von Schaufeln nutzen, einen Wert von drei Milliarden Euro.
Schrott schmilzt bei höllischen 1600 °C
Künftig ist der vermeintliche Schrott wieder einiges wert. Forscher am Institut für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME) an der Technischen Hochschule Aachen haben ein Recyclingverfahren entwickelt, bei dem Titanblöcke entstehen, aus denen sich neue Turbinenschaufeln herausfräsen oder gießen lassen.
„Wir haben das entscheidende Problem gelöst, das ein Recycling bisher unmöglich macht“, sagt Professor Bernd Friedrich, der das Institut leitet. Dieses Problem heißt Sauerstoff. Titanschrott oxidiert sofort, wenn er mit Luft in Berührung kommt. Diesen angelagerten Sauerstoff gilt es zu entfernen. „Das haben wir geschafft“, sagt Friedrich.
Die IME-Forscher Janik Brenk und Lilian Peters entnehmen eine Kokille, also eine wiederverwendbare Form zum Gießen, die mit einer Titanlegierung gefüllt ist.
Quelle: Peter Winandy
Der gewaschene Schrott landet in einem Induktionsofen. Bei höllischen 1600 °C wird er flüssig. Der Sauerstoff entweicht teilweise, großenteils verbleibt er jedoch in der Schmelze. Gebunden wird er von Calcium, das in den Ofen geschüttet wird. Es entsteht Calciumoxid, besser bekannt als gebrannter Kalk. Der schwimmt auf der Schmelze, sodass sich Kalk und Titan trennen lassen.
Recycling ausgedienter Schaufeln
Das zweite Problem ist damit noch nicht gelöst. Der Schrott enthält Metallpartikel, die sich von den Bearbeitungswerkzeugen gelöst haben. Die verunreinigte Titanlegierung wird erneut aufgeschmolzen. Durch eine Dichtetrennung werden die ebenfalls flüssigen „Mitbringsel“, so Friedrich, abgetrennt. Übrig bleiben Titanblöcke, aus denen sich neue Schaufeln herstellen lassen.
Das Verfahren ist auch zum Recycling kompletter Schaufel geeignet, die nach maximal 20.000 Flugstunden ausgedient haben. Zunächst wird die Keramikschicht, die die Schaufeln zum Schutz vor der Oxidation umhüllen, entfernt. Dann landen sie ebenso wie Schrott im Induktionsofen. Derzeit bereiten die Forscher die Industrialisierung des Verfahrens vor.
Jedes fünfte Verkehrsflugzeug wird zum Parken in die Wüste geschickt
Wie mit ausgedienten Flugzeugen häufig umgegangen wird, können Sie hier detailliert nachlesen. Zeitweise oder dauerhaft nicht mehr benötigte Verkehrsflugzeuge auf Flughäfen abzustellen ist extrem teuer.
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