Universität Stuttgart
Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung sowie Institut für Siedlungswasserbau, Wassergüte und Abfallwirtschaft

Auswahl verfahrenstechnischer Technologien unter Nutzung synergetischer Ansätze beim Altautomobilrecycling

Bernd Schwald

Inhaltsverzeichnis

Prolog – Paradigmen des Bewusstseinswandels ... 1

1 Beschreibung der gesetzlichen Rahmenbedingungen und Initiativen der Automobilhersteller zum Altautomobilrecycling ... 3

1.1 PRAVDA ... 4
1.1.1 Entstehung ... 4
1.2 Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz (KrW-/AbfG) ... 4
1.3 Freiwillige Selbstverpflichtung (FSV) der Wirtschaftsbeteiligten ... 7
1.3.1 Entstehung ... 7
1.3.2 Wesentliche Inhalte ... 7
1.4 Altautoverordnung ... 8
1.4.1 Entstehung ... 8
1.4.2 Wesentliche Inhalte ... 8
1.5 Richtlinie 2000/53/EG des Europäischen Parlaments und des Rates über Altfahrzeuge (ELV-RL) ... 10
1.5.1 Wesentliche Inhalte ... 10
1.6 Weitere Gesetze und Richtlinien ... 11
1.6.1 Vorbehandlung und Demontage (Bau und Betrieb) ... 12
1.6.2 Shredder (Bau und Betrieb) ... 12
1.6.3 Shredder-Rückstände (SR)-Aufbereitung (Bau und Betrieb) ... 12
1.6.4 Energetische Verwertung (Nutzung) ... 12
1.6.5 Deponie (Nutzung) ... 13
1.6.6 Weitere behördliche Vorgaben ... 13

2 Diskussion der gesetzlichen Rahmenbedingungen zum Altautomobilrecycling ... 15

2.1 Altautoverordnung und Freiwillige Selbstverpflichtung ... 15
2.1.1 Offene Fragen – Kritik ... 15
2.1.2 Das Problem der Kostenübernahme ... 16
2.1.3 Probleme der Verwertungsnachweis-Regelung ... 17
2.1.4 Zeitliche Grenzen und Fristen sowie Stoffverbote ... 19
2.1.5 Überzogene Verwertungsquoten? ... 21
2.2 Probleme der Kreislaufwirtschaft ... 23
2.3 Ausblick ... 24
2.3.1 Fazit ... 26

3 Stand der Technik der Altautomobilverwertung ... 27

3.1 Momentane Verwertungsstruktur ... 27
3.1.1 Der Gebrauchtteilemarkt ... 27
3.1.2 Anforderungen an den Stand der Technik Alt-Kfz-Verwertung ... 28
3.1.3 Quantitative Aspekte der Altautoverwertung ... 28
3.2 Durchschnittsalter und Nutzungsdauer von Automobilen ... 30
3.2.1 Automobil-Lebenswegbilanzen ... 32
3.2.2 GaBi-Software ... 35
3.2.3 IDIS - Internationales Demontage-Informations-System ... 37
3.3 Gegenwärtiger Stand der Altautoverwertung ... 38
3.3.1 Darstellung der Verwertungskette ... 38
3.3.2 Demontage – Verfahrensablauf 6-Stufen-Modell ... 39
3.3.2.1 Geregelte Rückgabe mit Verwertungsnachweis ... 39
3.3.2.2 Annahme und Begutachtung / Wertbestimmung ... 40
3.3.2.3 Vorbehandlung (Entfrachtung) mit Trockenlegung / Betriebsstoffent. ... 40
3.3.2.4. Demontage von Ersatzteilen und recycelbaren Stoffen ... 41
3.4 Beispiele für Recyclingnormen ... 42
3.4.1 Recyclingoptimierte Fahrzeugentwicklung bei BMW ... 42
3.4.2 Umweltleitlinien und interner Standard des DaimlerChrysler-Konzerns ... 43
3.5 Die Kunststoff-Problematik ... 44
3.5.1 Zukünftige Entwicklungen ... 45
3.6 Demontageformen in Altautodemontagezentren ... 46
3.6.1 Linien- oder Fließdemontage ... 46
3.6.2 Insel- oder Standplatzdemontage ... 46
3.7 Verwertung der Fraktionen ... 49
3.8 Schrottpresse und Schredderprozess ... 50
3.8.1 Shredder ... 52
3.9 Behandlung der Shredderleichtfraktion ... 55
3.9.1 Die Shredderleichtfraktions-Problematik ... 55
3.9.1.1 Das Sortec-Verfahren zur SLF-Aufbereitung ... 56
3.9.2 Zusammensetzung der Shredderleichtfraktion ... 58
3.9.2.1 Physikalisch/chemische Eigenschaften der unbehandelten SLF ... 58
3.9.3 Deponierung versus Verbrennung ... 60
3.9.4 Energetische Nutzung der Shredderrückstände – Energierückgewinnung ... 60

4 Ermittlung zukunftssicherer Verfahrenstechnologien im Altautomobilrecycling ... 63

4.1 Prozessanalyse – Aufbereitung/Verwertung von Stoffen und Bauteilen ... 63
4.1.1 Vorgehensweise bei der Prozessanalyse – Aufbereitung/Verwertung ... 63
4.1.2 Ermittlung der Potentiale für die Alt-Kfz-Verwertung - Ist-Situation der Alt-Kfz-Verwertung aufgrund der AltautoV ... 66
4.1.3 Soll-Situation der Alt-Kfz-Verwertung aufgrund der EU ELV-RL ... 66
4.1.4 Soll-Situation der Alt-Kfz-Verwertung aufgrund der Verwertungsquoten der EU ELV-Richtlinie (Jahr 2006 bzw. 2015) ... 67
4.1.5 Zusammenführung der Potentiale ... 68
4.2 Beschreibung des MCR-Verfahrens ... 70
4.3 Typische Materialströme beim Altautomobilrecycling ... 71
4.3.1 Beschreibung der aktuellen Verwertungssituation ... 71
4.3.2 Ausschluss von Verfahren aus der Bewertung ... 74
4.3.3 Ergebnis der Verfahrensbewertung ... 75
4.4 Ausgewählte Aufbereitungs-/ Verwertungsverfahren ... 76
4.4.1 Zusammenfassung der Ergebnisse ... 76
4.4.2 Anbieter der ausgewählten Aufbereitungs- / Verwertungsverfahren für einen Beispielstandort Eisenhüttenstadt ... 77
4.5 Verfahrenssteckbriefe ... 79
4.5.1 Aufbau der Steckbriefe ... 79
4.5.2 Die weiteren Steckbriefe ... 82

5 Plausibilitätsbetrachtung am Verfahrenstechnik – Modell Shredder versus Metallurgical Car Recycling – MCR ... 107

5.1 Modell „Verfahrenstechnik – Shredderprozess“ ... 108
5.1.1 Resümee zu dem Modell „Verfahrenstechnik – Shredderprozess“ ... 109
5.2 Modell „Verfahrenstechnik – MCR-Verfahren“ ... 109
5.2.1 Resümee zu dem Modell „Verfahrenstechnik – MCR-Verfahren“ ... 111
5.3 Bewertung der Konzeptvarianten Shredder versus MCR ... 113
5.3.1 Shreddertechnologie ... 113
5.3.1.1 Annahmen ... 113
5.3.1.2 Kosten (-) und Erlöse (+) ... 113
5.3.1.3 Betriebskosten ... 114
5.3.1.4 Entsorgungskosten ... 114
5.3.2 MCR – Metallurgical Car Recycling ... 115
5.3.2.1 Annahmen ... 115
5.3.2.2 Kosten (-) und Erlöse (+) ... 115
5.3.2.3 Betriebskosten - 3 Szenarios ... 115
5.3.2.4 Entsorgungskosten ... 116
5.3.3 Ergebnis ... 117

6 Rückführlogistik in Deutschland ... 119

6.1 Plausibilitätsbetrachtung am Modell „Rückführlogistik“ ... 121
6.1.1 Beispielrechnung ... 124
6.1.1.1 Modell 3 - Dezentrale Demontage / zentrale Aufbereitung ... 125
6.1.1.2 Modell 4 - Dezentrale Demontage / dezentrale Aufbereitung ... 126

7 Begriffsdefinitionen / Glossar ... 129

Literaturverzeichnis ... 139

Zusammenfassung

In dieser Arbeit werden schwerpunktmäßig die momentan verfügbaren Technologien zum Altautomobilrecycling gegenübergestellt und im Hinblick auf die künftige Nutzung von möglichen Synergien bewertet.

Neben den aktuellen Verfahren werden auch künftig mögliche Methoden einbezogen, die noch nicht den Stand der Technik darstellen, aber vor allem im Hinblick auf zukünftig verschärfte gesetzliche Regelungen Potenziale aufweisen.

Um den Grundstein für diese Bewertungen zu legen, werden in der Arbeit zunächst die gesetzlichen Rahmenbedingungen aufgezeigt, in denen sich die Verwertung von Altfahrzeugen momentan bewegt. Neben der deutschen Altautoverordnung und weiteren relevanten Gesetzen und Regelungen wird hier die EU-Richtlinie für Altfahrzeuge beleuchtet, die sich bekanntlich im Moment in der nationalen Umsetzungsphase befindet.

Aufgrund der Aktualität dieser politischen Entwicklung erfolgt im Anschluss eine ausführliche kritische Auseinandersetzung mit diesem gesetzlichen Entstehungsprozess:
Für und Wider von politischen Standpunkten werden angeführt, Probleme dieses aufgrund der Vielzahl der beteiligten Akteure (Gesetzgeber, Automobilhersteller, Altautohalter, Kommunen, Bundesländer, Verwerter, Automobilhändler, europäische Nachbarländer ...) komplexen Themas aufgezeigt (z.B. Typprüfung und Quotenproblematik!) und unterschiedliche Positionen beleuchtet.

Im Anschluss nimmt das Kapitel zum Stand der Technik der Altautomobilverwertung breiten Raum ein. Ausgehend von der momentanen Verwertungsstruktur, mit einem kurzen Einschub von Automobil-Lebenswegbilanzen (Ab wann lohnt die Verwertung eines Gebrauchtfahrzeugs?), erfolgt hier die Darstellung der Verwertungskette. Dann wird, neben Beispielen von herstellereigenen Recyclingnormen und die Vorstellung der Demontageformen in der Altautodemontage, die Shreddertechnologie ausführlich dargestellt, wobei die Problematik der Shredderleichtfraktion (SLF) abschließend vertieft behandelt wird.

Dieser Stand der Technik bildet die Grundlage für die darauf folgende Ermittlung zukunftssicherer Verfahrenstechnologien im Altautomobilrecycling. Hier werden mittels einer Prozessanalyse der Aufbereitung und Verwertung von Stoffen und Bauteilen die Potenziale für die Alt-Kfz-Verwertung ermittelt. Dabei bildet vor allem die EU-Richtlinie mit ihren strengen zeitlichen Vorgaben zu den Verwertungsquoten den Handlungsrahmen. Als hoffnungsvolle Alternative zur althergebrachten Shreddertechnologie wird hier das MCR-Verfahren (Metallurgical Car Recycling) kurz vorgestellt. Bei diesem metallurgischem Recycling, ähnlich dem Hochofenprozess, fällt keine unverwertbare SLF an.

Darauf folgend werden von den untersuchten Technologien die 20 Recyclingverfahren ausgewählt, die im Hinblick auf die Shredder- und MCR-Technologie die größten Potenziale aufweisen. Jedes Verfahren wird im Anschluss daran in einem „Steckbrief“ hinsichtlich Einsatzgebiet, mögliche Verfahrenstechnologien und weitere Bewertungskriterien wie die Relevanz für die Automobilverwertung, Synergieeffekte mit anderen Verfahren, vorhandene Kapazitäten in Deutschland usw. ausführlich untersucht.

Anschließend wird mittels einer Plausibilitätsbetrachtung die Shreddertechnologie mit dem MCR-Verfahren verglichen. Mit Hilfe der beiden entwickelten Modelle werden die vorhandenen Synergien zu den 20 ausgewählten Recyclingverfahren dargelegt und die jeweiligen Vor- und Nachteile aufgezeigt. Abschließend erfolgt ein monetärer Vergleich der beiden konkurrierenden Verfahren.

Im vorletzten Kapitel werden, ausgehend vom Stand der Technik der Sammel- und Transportlogistik, unterschiedliche Modelle zur Rückführlogistik aufgebaut.
Diese Szenarien beinhalten unterschiedlich ausgeprägte Demontage und Aufbereitungsansätze (zentral / dezentral), die verglichen und bewertet werden. Ein Glossar rundet den Schluss der Arbeit ab.

Diese Arbeit bietet einen umfassenden Einblick in die Verfahrenstechniken des Altautomobilrecyclings nach über 100 Jahren Automobilentwicklung. Sie dokumentiert das erheblich gestiegene Engagement der Automobilhersteller und der Verwertungsindustrie, welches getrieben wird durch ein in den letzten Jahren immer weiter entwickeltes Umweltbewusstsein des Verbrauchers. Daraus resultierende, stark gestiegene gesetzliche Anforderungen an die Automobile von morgen und deren Verwertung sorgen für eine enorme Dynamik in diesem Markt und werden zu Umwälzungen führen, die eines der herausfordernsten ungelösten Probleme der westlichen Zivilisation lösen wird, nämlich die sinnvolle, umweltschonende Verwertung ihres komplexesten Kulturguts - des Automobils - an seinem Lebensende.

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