Beim tatsächlichen Recycling von Turbinenschaufeln ist Palladium hauptsächlich in den Schweißnähten und Beschichtungsbereichen der Schaufeln konzentriert. DONGSHENG Precious Metals Recycler verwendet ein Schmelz- und Raffinationsverfahren, um Palladium und andere seltene Metalle aus ausrangierten Turbinenschaufeln zu extrahieren. Die Rückgewinnungsrate für Palladium ist jedoch wesentlich niedriger als die für Rhenium (Gehalt ca. 2 %), da Palladium in der Legierung als Spurenzusatz vorhanden ist und beim Schmelzen bei hohen Temperaturen zur Oxidation und zum Verlust neigt. Europäische Recyclinganlagen verwenden hydrometallurgische Technologie, um Palladium selektiv aufzulösen, indem zerkleinerte Schaufeltrümmer in ein saures Lösungsmittel getaucht und anschließend zur Reinigung elektrolytisch abgeschieden werden. Dieses Verfahren erfordert eine strenge Kontrolle des pH-Werts, um das Eindringen von Faserverunreinigungen zu verhindern. Die Palladiumreinheit erreicht dabei bis zu 99,5 % pro Charge.
Die größte Herausforderung beim Recycling von Turbinenschaufeln besteht in der effizienten Trennung der Grenzflächen der Verbundwerkstoffe. Turbinenschaufeln bestehen aus nickelbasierten Hochtemperaturlegierungen (wie etwa K465) und Keramikbeschichtungen, die durch chemische Bindungen fest miteinander verbunden sind. Herkömmliche mechanische Zerkleinerungsmethoden führen zu Faserbruch und Verunreinigungen durch Metallpulver, wodurch die Qualität der recycelten Produkte gemindert wird. Das japanische Werk Kōsei setzt die Elektroschlacke-Umschmelztechnologie (ESU) ein: Während der Vorbehandlung werden die Schaufeln sandgestrahlt und mit Säure gewaschen, um Oberflächenoxide zu entfernen. Während des Umschmelzens wird die Raffination in einer Vakuumumgebung unter 0,67 Pa durchgeführt, um die Legierungsmatrix von Beschichtungsverunreinigungen zu trennen. Rhenium neigt jedoch beim Umschmelzen bei hohen Temperaturen zur Verflüchtigung und zum Verlust, sodass zum Schutz eine Argongaseinspritzung erforderlich ist, die den Energieverbrauch um 30 % erhöht.
Eine weitere Herausforderung ist die Behandlung von harzbasierten Beschichtungen. Als Beispiel sei das von Vestas entwickelte chemische Depolymerisationsverfahren genannt: Bei 240 °C wird Epoxidharz mit Dimethylformamid als Lösungsmittel gespalten, wodurch das Fasergerüst freigesetzt wird. Harze für die Luftfahrtindustrie weisen jedoch eine höhere thermische Stabilität auf, sodass für den Abbau Ultraschallunterstützung erforderlich ist, was die Komplexität der Ausrüstung erhöht.
Die Wirtschaftlichkeit des Recyclings von Turbinenschaufeln hängt vom Metallgehalt und den Prozesskosten ab:
Hochwertige Qualität: Turbinenschaufeln mit ≥4 % Rhenium (z. B. Hochdruckstufenschaufeln von Verkehrsflugzeugtriebwerken) können 20 kg Rhenium pro Tonne Schrott liefern. Basierend auf den aktuellen Rheniumpreisen von 3.000 bis 6.000 US-Dollar pro Kilogramm liegt der Recyclingwert bei etwa 60.000 bis 120.000 US-Dollar pro Tonne. Die HONGKONG DONGSHENG Precious Metal Recycling Company verarbeitet jährlich 50 Tonnen Schrottschaufeln.
Mittlere bis geringe Wertigkeit: Militärische Triebwerks- oder Hilfsturbinenschaufeln mit einem Rheniumgehalt von ≤ 2 % und mit geringwertigen Metallen wie Wolfram und Molybdän. Die Schmelz- und Reinigungskosten machen 45 % der Gesamtkosten aus, wodurch der Nettogewinn auf 10.000–15.000 USD pro Tonne sinkt.
Recyclingunternehmen müssen versteckte Kosten tragen: Der grenzüberschreitende Transport von Altklingen muss den Bestimmungen des Basler Übereinkommens zur Verbringung gefährlicher Abfälle entsprechen, was die Kosten für die Einhaltung der Vorschriften um 15 % erhöht. Die Recyclingquote chemischer Lösungsmittel (wie Zinkacetat) muss über 90 % liegen, um die Wirtschaftlichkeit aufrechtzuerhalten.
Neben dem Recycling von Turbinenschaufeln werden bei der Ausmusterung von Flugzeugen folgende Komponenten vorrangig verwertet:
Komponenten des Zündsystems: Zündkerzenelektroden enthalten Iridiumlegierungen , wobei jedes Stück 0,5–1 Gramm Iridium enthält. Durch Hochtemperaturschmelzen wird das Keramikgehäuse getrennt, wodurch eine Iridium-Rückgewinnungsrate von über 95 % erreicht wird.
Elektronische Kontakte und Sensoren: Vergoldete Leiterplatten in Flugzeugen haben eine bis zu 50 μm dicke Goldbeschichtung, deutlich dicker als herkömmliche Elektronik. Durch Cyanidlaugung können 10–20 Gramm Gold pro Kilogramm Schrott zurückgewonnen werden. Dafür sind jedoch Gasaufbereitungssysteme erforderlich.
Abgaskatalysatoren: An den Auspuffdüsen von Triebwerken werden Katalysatorbeschichtungen aus Platin und Rhodium angebracht. Der Rückgewinnungsprozess ähnelt dem von Autokatalysatoren. Mit der Säurelaugungs-Fällungsmethode lassen sich 90 % der Platingruppenmetalle extrahieren. Flugkatalysatoren haben jedoch eine komplexere Struktur und erfordern längere Reaktionszeiten von bis zu 72 Stunden.
Das Recycling von Turbinenschaufeln ist nach wie vor der Kernwert der Altflugzeugentsorgung. Der Nutzen lässt sich jedoch durch präzise Sortierung, kohlenstoffarme Prozesse und die Zusammenarbeit in der Lieferkette noch steigern. In den nächsten fünf Jahren wird die EU eine Recyclingquote von 85 % für Flugzeuge durchsetzen. Damit wird die Technologie zum Recycling von Turbinenschaufeln zu einem wichtigen Wettbewerbsfaktor auf dem Markt.
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