Entwicklung eines halbleiterbasierten Mikrowellenverfahrens zur Devulkanisation von schwefelvernetzenden Elastomeren (DevEl)

Die stoffliche Verwertung von Elastomeren stellt aufgrund ihrer chemischen Vernetzung eine wesentliche Herausforderung für das Recycling dar. Insbesondere schwefelvernetzte Kautschukmaterialien, die in einer Vielzahl industrieller Anwendungen wie der Automobil-, Elektro- und Medizintechnik eingesetzt werden, sind bislang nur eingeschränkt wiederverwertbar. Derzeit erfolgt die Entsorgung elastomerer Abfälle, wie beispielsweise Altreifen, größtenteils über thermische Verwertungsverfahren. Diese Praxis ist mit einem hohen Energieverbrauch sowie erheblichen CO₂-Emissionen verbunden.
Im Rahmen des Forschungsprojekts wird die Entwicklung eines innovativen halbleiterbasierten Mikrowellenverfahrens zur Devulkanisation von schwefelvernetzten Elastomeren angestrebt. Ziel ist es, ein energieeffizientes Verfahren zu realisieren, welches ein gezieltes Aufbrechen der Schwefelbindungen innerhalb der Mischung ermöglicht. Somit soll das Elastomermaterial in einen wiederverwertbaren Zustand überführt werden, um eine ressourcenschonende Kreislaufführung zu ermöglichen.
Ein zentraler Aspekt des Vorhabens ist die Entwicklung eines Prototyps einer Mikrowellen-Devulkanisationsanlage. Durch den Einsatz von Solid-State-Mikrowellengeneratoren soll eine homogene Energieeinbringung sichergestellt und eine gleichmäßige Erwärmung des Materials erreicht werden. Die präzise Frequenzsteuerung ermöglicht eine gezielte Wechselwirkung mit den Schwefelbindungen des Elastomers und minimiert thermische Degradationsprozesse infolge lokaler Überhitzung.Die geplanten Untersuchungen umfassen die Prozessanalyse der Mikrowellendevulkanisation als auch die Charakterisierung der mechanischen und thermischen Eigenschaften des recyclierten Materials. Darüber hinaus soll das Verfahren hinsichtlich seiner Energieeffizienz bewertet werden, wobei eine Reduktion der CO₂-Emission gegenüber bestehenden thermischen Verfahren angestrebt wird.