Ziel der Entwicklung

Ziel des Projekts war die Entwicklung eines Verfahrens für die stoffliche Nutzung von Alt-Holzwerkstoffen. Als Modellwerkstoff sollte MDF dienen, da dieser bisher nahezu nicht in den Recyclingkreislauf eingebunden ist. MDF enthalten neben den Fasern auch Harz- und Fettsäuren, die auch im Sekundärweg Rohstoffe für die Farben- und Lackindustrie sind. Daher sollte ein synergistisches Verfahren zur Faserrückgewinnung und CO₂-basierten Extraktion solcher Holzinhaltsstoffe etabliert werden, um den Wertstoffkreislauf weiter zu schließen.

Vorteile und Lösungen

Zur Zielerreichung wurde das im Rahmen der MDF-Herstellung industriell etablierte Defibratorverfahren eingesetzt, welches Hackschnitzel zu Faserstoff zerfasert, die anschließend zu MDF verpresst werden. Das Verfahren wurde so angepasst, dass damit auch bei Zugabe von bis zu 25 Prozent an gehackten MDF zum Frischholzhackschnitzelstrom eine zuverlässige Zerfaserung erzielt werden konnte. Darauf aufbauend wurden die Fasern und zum Vergleich auch Frischholz sowohl lösemittelbasiert als auch schonend über die überkritische CO₂-Extraktion (SFE) extrahiert und so die im Holz natürlicherweise enthaltenen Wertstoffe (Harze und Fette) extrahiert, die für die MDF selbst keine Bedeutung besitzen, jedoch wertvolle Rohstoffe für die Farben-, Lack- und Klebstoffindustrie darstellen. Bei der Extraktion von Faserstoffen mit MDF-Anteilen konnte zusätzlich auch das in der MDF eingesetzte Hydrophobierungsmittel wiedergewonnen werden, das ebenfalls erneut in der Plattenproduktion einsetzbar ist. Im Rahmen des Projektes wurde gezeigt, dass: 1) eine Zerfaserung zur Faserstoffgewinnung durch das industrielle Defibratorverfahren bis zu einem Anteil von 25 Prozent an MDF-Zusatz zu Frischholz kontinuierlich und fehlerfrei möglich ist. Bei höheren Anteilen kam es durch die schnell einsetzende Zerfaserung von MDF teilweise zum Verschließen der Dampfzufuhr in der Anlage; 2) mit der klassischen lösemittelbasierten und auch mit der schonenden SFE-Extraktion die Harze, Fette und Hydrophobierungsmittel bei Recyclingfasern, die aus MDF gewonnen wurden, quantitativ zu extrahieren waren; 3) das Bindemittel nicht von den Recyclingfasern durch Extraktion entfernt werden konnte; 4) es durch das Zerfaserungsverfahren erwartungsgemäß zu einem Verlust an Extraktstoffen im Vergleich zum nativen Holz kommt; 5) durch die Anpassung der Zerfaserungsparameter und die richtige Wahl der Hackschnitzel- bzw. MDF-Zufuhr im Prozess der Verlustanteil an Extraktstoffen minimiert werden konnte, ohne die Faserlängenverteilung negativ zu beeinflussen; 6) die Herstellung von Recycling-MDF mit bis zu 100 % Recyclinganteil möglich war. Jedoch zeigten Recycling-MDF aus MDF-Fasern, die mit einem niedrigeren Aufschlussdruck gewonnen wurden, tendenziell höhere Dickenquellungen nach Wasserlagerung gemäß EN 317, sodass hier im industriellen Einsatz ein Kompromiss zwischen Extraktausbeute und physikalischen Kennwerten nötig ist; 7) durch den Zusatz von Recyclingfasern aus MDF in der MDF-Herstellung die Querzugfestigkeit gemäß EN 319 bei gleichbleibender Rohdichte gesteigert werden konnte. Diese Materialeigenschaftsverbesserung müsste im industriellen Einsatz weiter kultiviert werden.
Das kombinierte Verfahren aus MDF-Recycling und Extraktion von wichtigen Inhaltsstoffen bietet somit das Potenzial, die Wertschöpfung und auch die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses der MDF-Herstellung zu verbessern.

Zielgruppe und Zielmarkt

Die erreichten Ergebnisse bilden die Grundlage für die Gewinnung folgender Ausgangsstoffe: a) recycelte und extrahierte Fasern; b) im Kreislauf wiederverwendbares Hydrophobierungsmittel; c) Harze und Fette. Die so gewonnenen Fasern sollen dabei vorrangig für folgende Produkte genutzt werden: a) Holzwerkstoffe; b) Faservliese; c) Dämmwolle. Die aus der Extraktion gewonnenen Harze und Fette können in verschiedenen Industrien Anwendung finden. Dazu zählen: a) die Lack- und Farbenindustrie; b) die Klebstoffindustrie. Zielmärkte sind: 1) Anlagenhersteller für die Materialvorsortierung, um sortenreine MDF zu erhalten; 2) Anlagenhersteller für die Zerfaserungstechnik; 3) Anlagenhersteller für SFE-Extraktionen; 4) Die Anwender des Recyclingverfahrens nach Vorsortierung der entsprechenden Holzwerkstoffe. Dies sind potenziell Recyclingfirmen (ausgelagerter Prozess) oder auch die Holzwerkstoffindustrie selbst (in die Holzwerkstoffindustrie integrierter Prozess). Daher sind mögliche Recycling-Firmen z. B. Remondis, Veolia, Alba oder auch die Fehr-Gruppe. Auf Seiten der Holzwerkstoffindustrie kommen ebenso einige Firmen wie z. B. Pfleiderer, Egger oder Kaindl in Betracht; 5) Chemische Industrie mit Schwerpunkt Lack / Farben / Klebstoff (Bindemittelsynthese); diese können einerseits von der hohen Produktqualität der so gewonnenen Harze profitieren, andererseits dadurch den Anteil an Recyclingkomponenten in ihren Produkten erhöhen. Vorteile bringt dies marketingseitig und reduziert auch die Kosten (Thema CO₂-Steuer, Transportkosten wg. regionaler Erzeugung) voreilhaft ist. Zum Transfer der Ergebnisse sind folgende Maßnahmen geplant: a) Veröffentlichungen in Fachzeitschriften, Fachveranstaltungen und Vorstellungen auf Messen, z. B. Holzwerkstoffkolloquium des IHD, Domotex; b) F&E-Aufträge und Dienstleistungen zur Überführung der Ergebnisse auf den industriellen Maßstab; c) Beratungen; d) Lehre