Kreislaufwirtschaft im Fokus beim Ulmer Gespräch 2025

Rund 70 Teilnehmerinnen und Teilnehmer zählte das diesjährige Ulmer Gespräch, das die aktuellen Branchenthemen Kreislaufwirtschaft und Stoffverbote, und hier insbesondere die PFAS-Problematik, in den Blick nahm.

Das Ulmer Gespräch ist ein besonders anspruchsvolles Forum. Hier treffen Wissenschaftler auf Firmenverantwortliche in der Forschung & Entwicklung, hier wird die mit 3000 Euro Preisgeld höchstdotierte Auszeichnung der Branche, der Nasser-Kanani-Preis, verliehen. In diesem Jahr stand die Veranstaltung unter dem Motto „Kreislaufwirtschaft und Stoffverbote“, weshalb u. a. auch ZVO-Ressortleiter Umwelt- und Chemikalienpolitik, Dr. Malte Zimmer, nach Ulm gereist war. Mit dem Motto Kreislaufwirtschaft und Stoffverbote behandele das 46. Ulmer Gespäch den „unscheinbaren Einfluss der Galvanotechnik auf die großen Stoffkreisläufe“, leitete der DGO-Fachausschussleiter Forschung Dr. Klaus Wojczykowski die Veranstaltung am frühen Nachmittag des 14. Mai ein. Bei den Stoffverboten ging es im Vortragsprogramm überwiegend um per- und polyfluorierte Verbindungen (PFAS, sogenannte „Ewigkeitschemikalien“). Wie üblich folgte jedem der 14 Vorträge eine Expertendiskussion. Diese Fragerunde wurde intensiv genutzt.

Direkt nach der Begrüßung durch Dr. Wojczykowski startete das eng getaktete Programm. Der Nasser-Kanani-Preis ging an Marius Michael Engler, Absolvent der TU Ilmenau, für seine Masterarbeit über eisenbasierte Redox-Fluss-Batterien (Interview auf S. 766). Dr. Wojczykowski beschrieb die neuartige Batterie in seiner Laudatio als wichtige Technologie für die elektrochemische Energiespeicherung und pries ihre Nachhaltigkeit und die gute Verfügbarkeit der damit gespeicherten Prozessenergie. Allerdings habe die Batterie noch keine Marktkraft erreicht, räumte er ein.

Nasser Kanani Preis für Batterie-Innovation

Im Anschluss brachte Preisträger Engler mit seinem Vortrag mehr Licht in die Technologie. Die Batterie ist für Großspeicher nahe großen Wind- oder Solarparks interessant und könnte damit auch eine bedeutende Rolle bei der Netzstabilität spielen. Die Batterie könnte Energie bereitstellen, wenn keine oder zu wenig erneuerbare Energie bereitsteht, oder Energie zwischenspeichern, wenn sich zu viel Strom im Netz befindet. Um eine Unter- oder Überlastung des Netzes zu vermeiden, werden aktuell im Monat 230 Millionen Euro ausgegeben, rechnete Engler vor. Dieses sogenannte „Redispatch“ könnte mit Großspeichern auf Basis der Eisen-Redox-Fluss-Batterie verringert werden. Engler verriet, dass für die Fe-Batterien ein saures Sulfat- oder Cloridbad mit Additiven eingesetzt wird, um Fe(II) abzuscheiden. Die Additive verbessern dabei den Prozess. Eines der Entwicklungsziele sei es, den Elektrolyten auf Basis von FeCl₂ und NH₄Cl bei einem pH-Wert von 3,3 im Operationsbereich von rund 25 °C zu nutzen, führte Engler aus. Das Eisen wird im Laufe des Prozesses wiederaufgelöst. Prof. Timo Sörgel von der Hochschule Aalen erinnerte die Eisen-Redox-Fluss-Batterie an die sogenannte All-Vanadium-Batterie aus den 1970er-Jahren. Diese funktioniert zwar tatsächlich nach einem ähnlichen Prinzip, nutzt aber ein wesentlich teureres und selteneres Einsatzmaterial. Dr. Andreas Dietz vom Fraunhofer IST in Braunschweig brachte die Idee ein, einen auf ionischen Flüssigkeiten basierenden Elektrolyten einzusetzen, um die H₂-Entwicklung zu bremsen.

3000 Euro für eine Batterieinnovation: Nasser-Kanani-Preisträger Engler mit Dr. Klaus Wojczykowski (v. l. n. r.)

Auch Nasser Kanani höchstselbst war da, hier mit Marius Engler im StadthausRecycling und Substitution

Der nächste Vortrag von Dr. Lutz Wuschke von Scholz Recycling drehte sich um die Grenzen der Kreislaufwirtschaft. Das Unternehmen aus Rötha südlich von Leipzig wirbt mit dem Dreiklang Recycling, Resources, Responsibility für sich. Wuschke, Leiter F&E, nannte metallisierten Kunststoff und sogenannte EoL (End of Lifetime)-Autos als typische Recyclingobjekte von Scholz Recycling. Aktuell betreibt Scholz Recycling über 80 Standorte in Deutschland, Österreich, Polen und anderen Ländern. Jährlich würde ein Schrottplatz des Unternehmens im Schnitt 16,5 GWh Strom benötigen. Diese gewaltige Strommenge werde insbesondere für die Zerkleinerung von Schrott verwendet. Danach folge die Sortierung in werthaltig und nicht werthaltig. Für die Zerkleinerung und die Wiedergewinnung werden Schredder und Wiederaufbereitungsanlagen benötigt, die z. B. Kupfer zurückgewinnen können. Insgesamt sei beim Recycling zu berücksichtigen, dass die „Wirtschaftlichkeit der Flaschenhals für die Kreislaufwirtschaft“ sei, bekräftigte Wuschke. Für die Sortierung seien Sensoren im Einsatz, die korrekte Zuordnung sei aber in manchen Fällen wie ein Glücksspiel, da die Vielfalt an Materialien groß sei. Der Vorteil galvanisierter Oberflächen: Im Gegensatz zu lackierten oder folienbeschichteten Kunststoffen ist die Entschichtung von metallisierten Kunststoffen per Schredder durchaus möglich. Um die Effi­zienz der Kreislaufwirtschaft zu steigern, sollten Automobilhersteller zu einem Anteil von 25 % Recyclingmaterial verpflichtet und Produkte schon mit Blick auf deren Recycling entwickelt werden.

Nächster Redner war Dr. Jens Krümberg von der Eilenburger Elektrolyse- & Umwelttechnik GmbH. Der studierte Chemiker stellt mit Recyper ein neues Verfahren zum Recycling von Beizlösungen für Leiterplatten vor. Statt die verbrauchte Beizlösung im Rahmen der Abwasserbehandlung zu entsorgen, bietet das Verfahren die Möglichkeit, Kupfer sowie das Beizmittel Natriumpersulfat zurückzugewinnen. Die Eilenburger Elektrolyse- & Umwelttechnik GmbH baut Anlagen, die das Recyper-Verfahren umsetzen. Im Jahr können so 13 Tonnen Kupfer sowie 16 Tonnen Natriumpersulfat zurückgewonnen werden. Dr. Krümberg rechnete vor, dass so ein Gewinn von 100.000 Euro mit Kupfer und 75.000 Euro mit der Beizlösung sowie ein gegenüber herkömmlichen Anlagen um 32.000 Euro reduzierter Stromverbrauch erreicht werden können. Weitere Vorteile sind die Reduktion des Abwassers, der Betrieb der Anlage parallel zur Beizlinie sowie die gute Stromausbeute.

Weiter ging es mit Dr. Robert Gerke und dem Thema Borsäureersatz in Nickel- und Chromelektrolyten. Borsäure steht bei REACH auf der Verbotskandidatenliste, weil es als fwwortpflanzungshemmend gilt, ordnete Dr. Gerke die Chemikalie ein. In der Folge stellte er das borsäurefreie Puffersystem riag Ni 148 für elektrolytische Nickelbäder vor, dessen Vorteile darin liegen, dass es u. a. pH-stabil und für Trommel- und Gestellanwendungen geeignet ist sowie keine Löslichkeitsprobleme aufweist. Der Glanzgrad wiederum ist bei der zweiten Generation des borsäurefreien Elektrolyten mit der Bezeichnung riag Ni 149 besser, ebenso wie die Metallverteilung. Allerdings ist Riag Ni 149 deutlich teurer als Borsäure, deren Zukunft unklar ist. Zunächst war eine Autorisierungspflicht im Gespräch, dann gab es einen Aufschub. Das Gefährdungspotenzial von Borsäure sollte nicht unterschätzt werden – in der Toskana wurden ganze Regionen damit kontaminiert. Beim Chromelektrolyten arbeitet die Firma Riag ebenfalls an einem borsäurefreien Ersatz. Dieser ist aktuell aber noch nicht verfügbar.

PFAS und Galvanotechnik

Nach der ersten Kaffeepause traten die Redner Dr. Lisa Büker, Kiesow Oberflächenchemie GmbH & Co. KG, Detmold, und Dr. Heinz Herberhold von der HDO Druckguß- und Oberflächentechnik GmbH, Paderborn, vor das Fachpublikum. Bei ihnen ging es um PFAS in der Galvanotechnik. Sie beschrieben einen Fall von 2006, als in Ruhr und Möhne erhöhte Konzentrationen von per- und polyfluorierten Tensiden, sogenannten PFT, gemessen wurden. Damals wurden Aktivfilteranlagen eingesetzt, um die Gewässer zu reinigen. Die Firma HDO entwickelte zunächst Aktivfilter, die 99 % der PFT entfernen und später verbrannt werden können. In der Galvanotechnik werden PFOS (Perfluoroctansulfonsäure) in Chromelektrolyten eingesetzt, um die Verbreitung von Chromsäure in der Luft zu verhindern, zudem wird mit PFOS die Oberflächenspannung der Behandlungsbäder herabgesetzt und damit die Benetzung verbessert. Dann entschied sich das Unternehmen, auf fluorfreie Netzmittel umzustellen. Kiesow Oberflächenchemie hat Saphir WA4040, ein PFOS-freies Netzmittel, im Produktrepertoire. Es funktioniert etwas schlechter als die PFOS-Variante, ist aber laut Kiesow-Laborleiterin Dr. Büker ausreichend, wenngleich ein höherer Aufwand erforderlich ist, etwa durch den Einsatz von zusätzlichen Dosierpumpen. „Die Nachfrage für Stoffe auf Basis von PFAS sinkt, daher ist es ohnehin wichtig, Alternativen zu finden“, nannte Dr. Büker neben dem PFAS-Gefährdungspotenzial ein weiteres Argument für den Umstieg auf Alternativen und betonte abschließend: „Chemisch ist es möglich zu substituieren!“

HDO Druckguß will nun auf fluorfreie Netzmittel umsteigen, auch wenn es Schwierigkeiten gibt, komplexe Bauteile zu beschichten. Doch auch Dr. Herberhold sieht keine Alternativen, weil die Rohstoffverfügbarkeit bei Fluorpolymeren immer weiter sinkt.

Dr. Michael Schlipf von der Fluorocarbon Polymer Solutions (FPS) GmbH aus Burgkirchen sprach über das Thema Fluorpolymere und ihre Anwendung in galvanotechnischen Prozessen. Er betonte, dass die Hauptemission von PFAS in die Umwelt von Kühlmitteln im Auto herrührt. Die Kohlenstoff-Fluor-Bindung ist die stärkste in der Chemie, betonte er. PFAS kommen in der Galvanik in den Klappenventilen in Pumpen vor oder auch in der einlagigen PTFE-Membran in Membranpumpen. „Wir haben uns nicht darum gekümmert, was nach dem End-of-Life mit den Fluorpolymeren passiert“, räumte Dr. Schlipf ein, der Fluorpolymere ursprünglich in mehreren Branchen eingeführt hat. Zugleich werde jetzt häufig übertrieben, kritisierte er. Die von der ECHA angegebenen Zahlen von PFAS beim Thema Transport seien um den Faktor 40.000 zu hoch gewesen. Er warnte davor, PFAS über Klärwerke zu entsorgen.

Die Konsequenzen eines PFAS-Verbots für die Galvanotechnik waren das Thema von Dr. Arkadius Waleska von der Hillebrand Chemicals GmbH in Wickede/Ruhr. Waleska machte darauf aufmerksam, dass PFAS etwa bei Zinklamellenbeschichtungen zum Einsatz kämen, allerdings inzwischen auch PFAS-freie Systeme, z. B. für die Versiegelung von Schrauben, auf dem Markt seien. Insgesamt würden PFAS immer dort eingesetzt, wo Materialien sehr stark durch Korrosion angegriffen würden – also an den Grenzflächen. Weitere Bespiele für den PFAS-Einsatz sind Wärmetauscher und Druckluftmembranpumpen. Zudem kommen PFAS als Dichtmittel in Analytiklaboren vor. Der Verzicht könnte kritisch werden, da Membranverfahren z. B. zur Herstellung von Natronlauge und Salzsäure eingesetzt würden. Bei der Aluminiumherstellung könnte es zudem zu Preissteigerungen kommen, wenn die Chlor-Alkali-Elektrolyse wegen PFAS nicht mehr eingesetzt werden könnte.

Eine kurzfristige Änderung des Programms kam am Ende des ersten Tages zum Tragen. Elias Schluttenhofer und Oliver Dubielczyk rundeten den Tag mit dem wichtigen Thema PFAS und Versicherungswirtschaft ab. Sie warnten, dass es Versicherungsprobleme für Produkte geben könnte, die in die USA und nach Kanada exportiert werden. Hinzu könnten auch Schwierigkeiten mit dem Versicherungsschutz in der EU kommen, wenn z. B. in Frankreich Einschränkungen bei einem Kosmetikprodukt in Kraft treten würden. Ein prominenter Fall ist 3M. Das Unternehmen muss bereits 12,8 Mrd. Euro für die Grundwasserreinigung zahlen; in Belgien wurde das Unternehmen zudem zu einer Strafe von 571 Mio. Euro für die Umweltsanierung verpflichtet. Auch in Deutschland sind die ersten Fälle anhängig. Länder wie Schweden unterstellen sogar Personenschaden allein durch die erhöhte PFAS-Konzentration im Grundwasser. Grundsätzlich gilt: Der Versicherer entscheidet selbst, wie er mit der Thematik umgeht.

Dr. Timo Siemers

Dr. Reinhard Böck

Dr. Michael Schem

Kreislaufwirtschaft und Nachhaltigkeit

Der zweite Tag startete mit Ullrich Gutgar von der BIA Kunststoff- und Galvanotechnik GmbH & Co. KG in Solingen. Er referierte über Kreislaufwirtschaft und galvanisierte Kunststoffe und beschrieb das Recyclingkonzept der BIA-Recyclingfirma Remap. Das Material wird auf eine Korngröße von 5 µm zerkleinert. Dann werden die Metallfraktionen mit Magneten herausgezogen. Die Kunststoffgranulate aus ABS, PC/ABS und Polycarbonat werden schließlich in Stränge gepresst. Gutgar nannte eine Reinheit des Rezyklats von 99,8 % und erwähnte einen erfolgreichen Test bei einem BMW der 7er-Reihe, bei dem eine Türverkleidung aus recyceltem Kunststoff gefertigt wurde. Ab 2030 sollen Unternehmen verpflichtet sein, 30 % Rezyklat bei der Fertigung einzusetzen. BIAs Recycling-Konzept stieß deshalb bei den Automobilherstellern auf offene Ohren. In Sachen Recycling habe die Galvanotechnik darüber hinaus einen klaren Vorteil gegenüber lackierten Bauteilen, denn Letztere zu recyceln „macht vom Wert her weniger Sinn“, gab Gutgar zu bedenken. Sein Fazit: Galvanisierte Kunststoffe können vollständig zirkulär aufgestellt werden. Zudem ist die Rückgewinnung von Metallen und Kunststoffen ohne Downscaling möglich. Die hohe Reinheitsquote stieß bei dem einen oder anderen Teilnehmer auf Skepsis – Joachim Ramisch von Riesmetall in Nördlingen bezweifelte etwa, dass ein Reinheitsgrad von 100 oder nahezu 100 % möglich sei und Material ca. 5-6 Mal im Kreis laufen könne, bevor es deutlich an Qualität verlieren würde. Auch die Rückführung von EoL-Fahrzeugen an den Hersteller, die für eine Kreislaufwirtschaft erforderlich ist, wurde angezweifelt. Gutgar konterte, dass die Hersteller dazu verpflichtet seien, die Fahrzeuge zu zerlegen und zurückzuführen.

Dr. Daniel Siegmund ist Gruppenleiter Elektrokatalyse beim Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT in Oberhausen. Sein Vortrag hatte die Bioelektrochemie und Wertschöpfung aus Abfallströmen zum Thema. Im Blick war dabei das Projekt BEFuel des Instituts. Zunächst sprach er über das Poten­zial der Bioelektrochemie, z. B. Power-to-Gas-Anwendungen, Abwasserbehandlung und Elektrosynthese. Ein interessantes Beispiel der Umwandlung von „Abfällen“ in werthaltige Stoffe ist die Elektrolyse, bei der H₂O u. a. in H₂ umgewandelt wird. Dieses wird bei BEFuel in einem Mikrobiom eingesetzt, um CO₂ in Methan umzuwandeln. Dieses kann dann als E-Fuel verwendet werden.

Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart war mit Referent Michael Bohn als Nächstes an der Reihe, ein passendes Projekt vorzustellen. Es ging um ePhos, die elektrochemische Rückgewinnung von Phosphor, der z. B. für die Düngemittelproduktion wichtig ist. Die elektrochemische Phosphatfällung mit ePhos wurde bereits in kommunalen Kläranlagen durchgeführt. Dabei konnten Phosphorsalze gut zurückgewonnen werden. Es wurde eine Fällungseffizienz von 59 % ermittelt.

Ullrich Gutgar

Daniel Siegmund

Michael Bohn

Dr. Sebastian Hippmann

Dr. Sebastian Hippmann vom Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS aus Freiberg stellte eine hydrometallurgische Methode zur Rückgewinnung kritischer Metalle vor. Eine solche Rückgewinnung ist extrem wichtig, da bereits für 2030 konkrete Rückgewinnungsquoten für kritische Metalle gefordert werden. Bei Co, Ni, Cu und Pb 95 %, bei Lithium 80 %. Auch der Rezyklateinsatz wird gefordert. Nach Einschätzung von Dr. Hippmann sieht es mit der Einhaltung der geforderten Fristen ganz gut aus, auch wenn die Rohstoffpreise gerade wieder fallen und so die Wirtschaftlichkeit des Recyclings erschwert wird. Angesichts des Reglements, dass Hersteller ihre Geräte zurücknehmen müssen, fragten sich allerdings viele Teilnehmer im Anschluss an den Vortrag, wie die Abhängigkeit bei kritischen Materialien verringert werden soll. Schließlich stammen die meisten Mobiltelefone mit Lithium-Ionen-Batterien (LIB) aus China.

Dr. Timo Siemers von der Duesenfeld GmbH aus Wendeburg hat einen Artikel über sein Vortragsthema „Recycling von Lithium-Ionen-Batterien“ bereits in der letzten Ausgabe der Galvanotechnik veröffentlicht. Er beschrieb in Ulm den Recycling-Prozess der aktuell verbreitetsten Batterieart, bei dem die Batterien u. a. unter Stickstoff geschreddert werden, damit das leicht entzündliche Lithium keinen Brand auslöst. Mehr zum Prozess in Galvanotechnik 5/2025, S. 662-667.

Über die Leistungssteigerung wiederaufladbarer Batterien durch spezielle Metallanoden sprach im Anschluss Dr. Reinhard Böck vom Forschungsinstitut Edelmetalle und Metallchemie (fem) in Schwäbisch Gmünd. Hintergrund ist die hohe spezifische Kapazität von Metallen wie Lithium, Natrium oder Calcium. Mittels elektrochemischer Abscheidung dieser Metalle können Anoden hergestellt werden, mit denen die Leistung sekundärer Batterien deutlich gesteigert wird. Dr. Böck stellte auch ein Konzept zur elektrochemischen Herstellung und Charakterisierung dieser Anoden vor.

„Korrosion aus nachhaltigen Rohstoffquellen“ lautete der vielversprechende Titel des letzten Vortrags in Ulm. Referent Dr. Michael Schem, R&D MacDermid Enthone Industrial Solutions aus Gütersloh nahm beim Korrosionsschutz die Umstellung von fossilen Rohstoffen, wie sie jetzt im Gebrauch sind, zu nachhaltigen Ressourcen in den Blick. Dr. Schem, der an der Universität Münster promoviert hat, betonte, dass Teile der Beschichtungen durch biobasierte Materialien ersetzt werden können und leitete dann hin zum MacDermid-Produkt Envirozin, das als Schwarz-, Blau- und Dickschichtpassivierung getestet wurde. Diese biobasierte Versiegelung hat einen Bioanteil von 60 % und überzeugt mit guter Optik, gutem Korrosionsschutz und einem wettbewerbsfähigen Preis. Hier habe man einen ersten Testkunden, konkretisierte Dr. Schem den Entwicklungsstand.

Prof. Timo Sörgel war mit seinem kompletten Studiengang aus Aalen vor Ort