Kurzfassung
Forschende der Empa haben ein neuartiges Epoxidharz entwickelt, das sich recyceln lässt und gleichzeitig schwer entflammbar ist. Der Durchbruch gelang durch die Integration eines phosphorhaltigen Polymers, das die Vernetzungsstruktur des Harzes verändert und sowohl thermomechanisches als auch chemisches Recycling ermöglicht. Diese Innovation adressiert ein Kernproblem der Kunststoffindustrie: Während Werkstoffe wie PET längst recycelbar sind, galt dies für Epoxidharze bisher als unmöglich. Die neue Formulierung eröffnet industrielle Anwendungen in der Luftfahrt, Automobilindustrie und Energiewirtschaft.
Personen
- Dr. Arvindh Sekar – Empa-Forscher, Advanced Fibers
- Dr. Sabyasachi Gaan – Empa-Forscher, Advanced Fibers
Themen
- Kunststoffrecycling und Zirkularwirtschaft
- Flammschutzmittel und Brandschutz
- Faserverbundwerkstoffe
- Nachhaltige Materialchemie
- Industrielle Skalierbarkeit
Detaillierte Zusammenfassung
Das Problem: Nicht-recycelbares Epoxidharz
Epoxidharz ist ein weit verbreiteter, robuster Kunststoff, der in der Luftfahrt, Automobilindustrie, Sportgeräten und Windkraftanlagen zum Einsatz kommt – häufig in Kombination mit Kohle- oder Glasfasern als Faserverbundwerkstoff. Allerdings gehört Epoxid zu den sogenannten Duromeren: Polymere mit so stark vernetzten molekularen Ketten, dass sie nach der Aushärtung nicht erneut eingeschmolzen werden können. Dies macht Recycling unmöglich. Bislang bleibt nur die Verbrennung in Kehrichtverbrennungsanlagen oder die Deponierung – beide Optionen sind umweltschädlich und setzen klimawärmendes CO₂ frei.
Die Lösung: Phosphor-Integration
Das Empa-Team unter der Leitung von Dr. Arvindh Sekar löste das Problem durch eine innovative chemische Strategie: Statt Phosphor-basierte Flammschutzmittel einfach als Pulver beizumischen, integrierten sie ein phosphorhaltiges Polymer direkt in das Epoxidharz, bevor es aushärtet. Dieses Polymer reagiert mit dem Epoxid und ermöglicht es den Polymerketten, sich unter Hitzeeinwirkung neu anzuordnen – ohne dabei die flammhemmende Wirkung oder die mechanischen Eigenschaften zu verlieren.
Recycling-Methoden
Das neue Material unterstützt zwei Recycling-Ansätze:
Thermomechanisches Recycling: Das ausgehärtete Harz wird zu Pulver vermahlen und mit Hitze in neue Formen gepresst. Tests zeigten, dass das Material nach zehn Recycling-Runden keine nennenswerte Verschlechterung der mechanischen Widerstandsfähigkeit aufweist.
Chemisches Recycling: Für Faserverbundwerkstoffe, die nicht einfach zermahlen werden können, lässt sich das Harz chemisch auflösen. Dabei werden über 90 Prozent des Epoxids und Phosphors zurückgewonnen, und die eingebetteten Fasern bleiben unbeschädigt – ein bisher kaum möglicher Prozess.
Dr. Sekar warnt jedoch: Chemisches Recycling erfordert erhebliche Energie und grosse Mengen Lösungsmittel. Daher sollte es nur als letzter Schritt eingesetzt werden; thermomechanisches Recycling ist vorzuziehen.
Zusätzliche Vorteile
Der Phosphorzusatz bietet weitere Eigenschaften:
- Verbesserte Farbstabilität und geringere Vergilbung
- Einfache Herstellung und industrielle Skalierbarkeit
- Verformbarkeit nach Aushärtung unter bestimmten Bedingungen
Kernaussagen
- Durchbruch in der Kunststoffchemie: Das neue Epoxidharz kombiniert Recycelbarkeit mit Flammschutz – zwei Eigenschaften, die bisher als unvereinbar galten.
- Duale Recycling-Strategie: Thermomechanisches und chemisches Recycling eröffnen Lösungen für reine Harze und Faserverbundwerkstoffe.
- Hohe Rückgewinnungsquoten: Über 90 Prozent der Materialien können zurückgewonnen werden.
- Industrielle Reife: Der Herstellungsprozess ist bereits skalierbar; Industriepartner werden gesucht.
- Vielfältige Anwendungen: Von Beschichtungen über Klebstoffe bis zu Windkraftkomponenten.
Stakeholder & Betroffene
| Gruppe | Status |
|---|---|
| Luftfahrt- und Automobilindustrie | Profitieren von nachhaltigen Materialien und Kostenersparnissen durch Recycling |
| Windkraftsektor | Gewinnt brandicherere Klebstoffe und wartungsfreundlichere Komponenten |
| Kunststoffrecycler und Entsorgungsbetriebe | Neue Geschäftsmodelle durch chemisches und thermomechanisches Recycling |
| Umwelt und Klima | Profitieren von reduziertem Kunststoffabfall und weniger CO₂-Emissionen |
| Chemische Industrie | Neue Märkte für phosphorhaltige Polymere |
Chancen & Risiken
| Chancen | Risiken |
|---|---|
| Schliesst Materialkreislauf für bisher nicht-recycelbare Kunststoffe | Chemisches Recycling erfordert hohen Energieeinsatz und Lösungsmittel |
| Reduziert Deponieabfälle und Verbrennungsemissionen | Skalierbarkeit und Kosteneffizienz noch nicht vollständig validiert |
| Verbessert Brandsicherheit in kritischen Anwendungen (Windkraft, Luftfahrt) | Marktakzeptanz und Preiskonkurrenz mit konventionellen Harzen offen |
| Ermöglicht Komponentenwiederverwendung und Wartungsflexibilität | Langzeitverhalten und Umweltauswirkungen von Lösungsmitteln müssen untersucht werden |
| Bietet zusätzliche Vorteile (Farbstabilität, einfache Herstellung) | Abhängigkeit von Industriepartnern für Kommerzialisierung |
Handlungsrelevanz
Für Entscheidungsträger in Industrie und Politik:
Industrielle Partnerschaften: Unternehmen in Luftfahrt, Automobilindustrie und Windenergie sollten Gespräche mit der Empa initiieren, um Pilotprojekte zu entwickeln.
Regulatorische Unterstützung: Behörden sollten Anreize für die Kommerzialisierung nachhaltiger Kunststoffe schaffen (z. B. Recycling-Quoten, Steueranreize).
Forschungsförderung: Weitere Investitionen in die Skalierung und Kostenoptimierung sind notwendig.
Lifecycle-Assessment: Umfassende Studien zur Gesamtumweltbilanz (insbesondere zum chemischen Recycling) sollten durchgeführt werden.
Standardisierung: Industrie-Standards für recycelbare Epoxidharze sollten entwickelt werden.
Qualitätssicherung & Faktenprüfung
- [x] Zentrale Aussagen und Zahlen überprüft (90 % Rückgewinnungsquote, 10 Recycling-Runden)
- [x] Unbestätigte Daten mit ⚠️ gekennzeichnet (keine kritischen Lücken identifiziert)
- [ ] Web-Recherche für aktuelle Daten durchgeführt (Informationen aus Primärquelle hinreichend)
- [x] Bias oder politische Einseitigkeit markiert (keine erkannt; Text ist sachlich)
Verifizierungsstatus: ✓ Fakten geprüft am 13. Januar 2026
Ergänzende Recherche
- Empa – Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt: Offizielle Seite mit weiteren Forschungsprojekten zu nachhaltigen Materialien
- Ellen MacArthur Foundation: Berichte zur Zirkularwirtschaft und Kunststoffrecycling
- Bundesamt für Umwelt (BAFU): Schweizer Strategien zur Kunststoffverwertung und Abfallwirtschaft
Quellenverzeichnis
Primärquelle:
Medienmitteilung der Empa – „Faserverbundwerkstoffe recycelbar machen: Nachhaltigeres Epoxid dank Phosphorzusatz" (13. Januar 2026)
https://www.news.admin.ch/de/newnsb/iF5xfLc3zmQ4taXMf8dcp
Kontaktpersonen:
- Dr. Arvindh Sekar, Advanced Fibers, Empa: [email protected]
- Dr. Sabyasachi Gaan, Advanced Fibers, Empa: [email protected]
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Dieser Text wurde mit Unterstützung von Claude erstellt.
Redaktionelle Verantwortung: clarus.news | Faktenprüfung: 13. Januar 2026