16. ALS Akademie PDF Drucken E-Mail

Prof. Dr. Michael Kaloudis referierte am 17.01.2005 über:

 

 Wege zu umweltfreundlicheren Elektronikprodukten

Electronics goes green

 

 

Prof.Dr. Michael KaloudisZu diesem Thema hielt im Rahmen der ALS-Akademie Professor Dr.  Michael Kaloudis von der Fachhochschule Aschaffenburg am 17. Januar dieses Jahres im Musiksaal des Korbacher Gymnasiums einen Vortrag vor ca. 40 Zuhörern, unter ihnen auch einige Schüler, die eigentlichen Adressaten dieser Vortragsreihe. Kaloudis studierte nach dem Abitur an der Alten Landesschule Physik, war lange Zeit in der Industrie tätig, bevor er 1999 seine Lehrtätigkeit an der FH Aschaffenburg aufnahm. 

 

Zu Beginn seiner Ausführungen wies Prof. Kaloudis auf die rasante industrielle Entwicklung im Bereich der Elektronik während der letzten 50 Jahre hin. Ihr Siegeszug begann 1947 mit der Erfindung des Transistors durch Shockley, Brattain und Bardeen (Nobelpreis 1956). Im Jahre 1958 gab es den ersten integrierten Schaltkreis (Nobelpreis 2000). 1970 hatte ein Chip 1000 Transistoren, 1980 bereits 100000. Heute hat der Pentium-4-Chip auf einer Fläche von der Größe einer Briefmarke über 200 Millionen Transistoren. Nach dem Mooreschen Gesetz (gilt noch für die nächsten 10 Jahre) verdoppelt sich die Chipleistung alle 2 Jahre. Fast kein Gebiet der Technik kann heute ohne Elektronik auskommen. Dabei verlangt man von ihr, dass sie leistungsstark, zuverlässig, kostengünstig und innovativ ist.

Die elektronischen Bauteile sind kurzlebig, aber weit verbreitet. Ein Vier-Personen-Haushalt besitzt ca. 80-100 Geräte, in denen Elektronik eingebaut ist. So entsteht eine große Menge Abfall. Im Jahr fallen in Deutschland 2 Mio. t Elektronikschrott (ES) in Deutschland an bei einer "Wachstumsrate" von 4 %. Von den 2 Mio t werden gegenwärtig 0,4 Mio t von den Bürgern für ein Recycling gesammelt.

Was die Zusammensetzung des ES betrifft, so handelt es sich um Keramik (Handy, PC-Festplatte) , Metalle, Kunststoffe usw. Dies alles ist voneinander zu trennen. Bei den enthaltenen Schadstoffen sind im wesentlichen Quecksilber, Cadmium, Arsen, Blei (40% der Bleibelastung der Deponien wird durch ES verursacht) zu nennen.

Inzwischen gibt es EU-Regeln darüber, wie viel ES zu sammeln bzw. zu recyceln ist. Auch sind einige Schadstoffe bereits verboten. Zieltermin für die Anwendung der Gesetze ist der 13.8.2005. Von diesem Tag an hat der Verbraucher das Recht, den Abfall kostenlos abzugeben. Ab 1.7.2006 dürfen bestimmte Produkte kein Blei, Cadmium, Quecksilber mehr enthalten.

Die Vermeidung von Blei ist zum Beispiel in der Löttechnik nicht einfach. Ersatzstoffe müssten aus technischen Gründen mit einer um ca. 40°C höheren Betriebstemperatur arbeiten. Dies bringt neue Probleme mit sich, die lösbar, aber mit höheren Kosten verbunden sind. Ungeklärt ist auch, ob bleifreies Lötmaterial zuverlässig ist. So ist im Auto, wo es besonders auf Zuverlässigkeit ankommt, Blei noch eine Zeit lang erlaubt.

Das Recycling erfolgt in vier Stufen: Sammeln und Sortieren nach Kategorien, Demontage, Upgrading, Refining. Die kritischen Schritte sind die arbeitsintensive Demontage (Aussonderung von Schadstoffen) und das Upgrading (Zerkleinern, Trennen). Bei der Demontage sind die in vielen Bauteilen enthaltenen Batterien ein besonderes Problem: Sie sind oft nur schwer freizulegen, das bringt hohe (Lohn-) Kosten mit sich. Das manuelle Vorsortieren ist in Deutschland teuer, denn 50% der Recycling-Kosten sind Personalkosten. Wirtschaftlich gesehen ist Recycling in der Regel teurer als Wegwerfen und Neuherstellung. Es liegt auf der Hand, dass auch beim Recycling Automatisierung angestrebt wird. Das ist schwierig wegen der Verschiedenartigkeit des Abfalls. Man sollte den Hebel schon bei der Herstellung ansetzen und das Produkt demontagefreundlich machen.

Beim Upgradiing kommen folgende Möglichkeiten der Trennung in Betracht: magnetisch, elektrostatisch, Wirbelstromtrennung, Dichtetrennung. Natürlich ist die erste Methode beschränkt auf Stoffe wie Eisen oder Nickel. Bei der elektrostatischen Methode entladen sich die Partikel leitfähiger Stoffe nach Aufladung von außen sofort wieder, die Isolatorenstoffe (z.B. Kunststoffe) haften dagegen auf der Unterlage, werden später "heruntergebürstet". Das Hauptproblem ist die Trennung der Kunststoffe voneinander. Hier kommt das Dichteverfahren in hier oft allerdings nur - Betracht. Es nutzt, wie der Name sagt, die unterschiedlichen Dichten der Stoffe aus. Bei einem der - geringen Verfahren namens Hydrozyklon werden durch Erzeugung komplizierter Wirbel schwerere Materialien nach außen gedrückt, leichtere bleiben innen, fliegen dann nach oben heraus und sind somit von den schwereren getrennt. Eine weitere Verbesserung kann durch Kaskaden (mehrere Anlagen hintereinander) erreicht werden. Ein Problem ist, dass Produkte aus recycelten Stoffe nicht universell brauchbar sind, äußerlich Ansprechendes macht manchmal "Neuherstellung" erforderlich.

In der Zusammenfassung stellte Kaloudis fest:

Die Menge des Elektronikschrotts wächst, sie ist komplex zusammengesetzt. Gesetzliche Regelungen sind nötig (ohne Druck geschieht bekanntlich wenig), sollen auch bald wirksam werden. Es ist zu hoffen , dass bei der Herstellung schon an das mögliche Recycling gedacht wird, dass dabei weniger Schadstoffe erzeugt werden, dass die Verwertungsverfahren weiter verbessert werden; das Rücknahmesystem ist auszubauen, längere Lebensdauer und Reparaturfreundlichkeit (gegen den Trend) anzustreben. Dies alles sollte möglichst durch die Herstellerfirmen selbst geschehen, was auch wirtschaftlich für diese Sinn machen kann. Für den Verbraucher lautet der Ratschlag: Längere Nutzung der Geräte, später Trennung der Materialien.

Friedhelm Brand


Zur Person des Referenten in Stichworten:
*Abitur an der ALS vor 20 Jahren
* Dipl.-Phys., Diss. Auf dem Gebiet der Molekülphysik
* 1996-1999 Fertigungstechnologe bei den Blaupunkt-Werken (Autoradios und Fahrerinformationssysteme)
* Seit WS 1999 Prof. für Physik und Werkstofftechnik an der Fachhochschule Aschaffenburg (Leitung der Labore Werkstofftechnik und Aufbau- und Verbindungstechnik in der Elektrotechnik)
* Seit 2002 Leiter des Steinbeis-Transferzentrums für Werkstoff- und Verbindungstechnik (Laboruntersuchungen und Gutachten für Industriekunden)

 

Der vollständige Vortrag als PDF-Datei findet sich hier .