Marktbericht zur Recyclingbranche für faserverstärkte Kunststoffe: Größe, Marktanteil und Trendanalyse nach Produkttyp (glasfaserverstärkter Kunststoff, kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff, Sonstige), Recyclingverfahren (thermisches/chemisches Recycling, Verbrennung und Mitverbrennung, mechanisches Recycling (Zerkleinerung)), Endverwendung (Bauwesen, Automobilteile, Sonstige) und Region (Nordamerika, Europa, Asien-Pazifik, Naher Osten und Afrika, Lateinamerika) – Prognosen für 2025–2033

Wachstumsfaktoren des Marktes für das Recycling von faserverstärkten Kunststoffen

Zunehmende Ansammlung von Verbundabfällen

Der Verbundwerkstoffsektor lieferte laut JEC Group im Jahr 2021 Komponenten und Güter für mehr als 15 Anwendungsbranchen mit einem geschätzten Produktionswert von über 100 Milliarden US-Dollar und einem Volumen von über 12 Millionen Tonnen.VerbundwerkstoffeAufgrund der steigenden Nachfrage nach leichteren und langlebigeren Produkten gewinnen Verbundwerkstoffe in wichtigen Sektoren der Weltwirtschaft wie Luft- und Raumfahrt, Transport, Bauwesen und Windenergie zunehmend an Bedeutung. Allerdings gehen über 40 % der gesamten Verbundwerkstoffproduktion verloren. Sie werden entweder als Ausschuss entsorgt oder erweisen sich als fehlerhafte Teile. Der Bedarf an einer Kreislaufwirtschaft hat aufgrund des wachsenden Umweltbewusstseins, der schwindenden natürlichen Ressourcen, der zunehmenden Urbanisierung und des Bevölkerungswachstums weltweit zugenommen. Daher wird der Bedarf an recycelbaren Materialien, insbesondere an kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK), steigen.

In den nächsten 20 Jahren werden voraussichtlich rund 12.000 Verkehrsflugzeuge ausgemustert, während jährlich weltweit etwa sechs Millionen Autos verschrottet werden. Im Bereich der Windenergie gehen zudem häufig über 20 % der für die Rotorblätter verwendeten Verbundwerkstoffe während des Herstellungsprozesses verloren. Diese Verbesserungen werden die Menge an Verbundwerkstoffabfällen, die von diesen Unternehmen produziert werden, voraussichtlich drastisch erhöhen. Jahrhundertelang galten Deponierung und Verbrennung als die effektivsten Methoden zur Bewältigung des Problems von Verbundwerkstoffabfällen. Deponien gelten jedoch nicht mehr als ideale Lösung, da sie große Flächen beanspruchen und Gesundheitsrisiken bergen.

Auch in Europa häufen sich Verbundwerkstoffabfälle rasant an. Bis 2050 werden voraussichtlich allein in Europa 483.000 Tonnen kohlenstofffaserverstärkter Abfälle anfallen, die beispielsweise bei der Herstellung von Turbinenschaufeln für die Windkraftindustrie verwendet werden. Angesichts des steigenden Bedarfs an Verbundwerkstoffen in verschiedenen Branchen könnte es daher notwendig sein, das Recycling von Faserverbundwerkstoffen zu fördern, um das Marktwachstum anzukurbeln.

Marktbeschränkung

Minderwertige Oberflächenmaterialien und die Einführung von Alternativen

Typischerweise verschlechtert der Recyclingprozess die Oberflächenqualität des Materials. Da recycelte Fasern keine Schlichte aufweisen und nach dem Prozess mitunter noch Kohlenstoff- oder Harzrückstände besitzen, ist der Zustand der Faseroberfläche von entscheidender Bedeutung. Rückstände führen in der Regel zu einer schlechten Faser-Matrix-Haftung. Derzeit gibt es nur wenige Recyclingverfahren, die sich ideal für die Verarbeitung von kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff eignen.

Das Fehlen geeigneter Methoden zur optimalen Verwertung von Abfallmaterialien stellt ein Problem dar, obwohl zahlreiche Länder in Europa und den Vereinigten Staaten an der Entwicklung besserer alternativer Recyclingverfahren arbeiten. Darüber hinaus ist die Entsorgung von nicht wiederverwertbaren Abfällen in Europa gesetzlich verboten.biologisch abbaubare PolymereAuf Deponien landen vor allem faserverstärkte Kunststoffe (FVK). Zahlreiche Initiativen des EU-Programms Horizon 2020 haben in diesem Bereich Fördermittel erhalten. Der Markt für das Recycling von faserverstärkten Kunststoffen dürfte durch diese Probleme beeinträchtigt werden.

Marktchance

Zunehmende Menge an GFK-Altgeräten

Die Abfallmenge, die bei ausgedienten faserverstärkten Polymeren (FRP) entsteht, nimmt rasant zu. Allerdings gibt es nur wenige Strategien für deren Entsorgung, und Verbundprodukte, -materialien und -komponenten sind selten so konzipiert, dass sie sich nach ihrer Nutzungsdauer leicht demontieren, wiederverwenden oder recyceln lassen. Da nur wenig recycelt oder anderweitig genutzt wird, bleiben Deponierung und Verbrennung die gängigsten Entsorgungsmethoden für Verbundwerkstoffabfälle. Mit dem globalen Wachstum des Marktes für Verbundwerkstoffe steigt jedoch auch die Abfallproduktion stetig an, was die Entwicklung effektiver und kostengünstiger Methoden zur Reduzierung von Verbundwerkstoffabfällen erforderlich macht. Daher entwickeln zahlreiche Unternehmen weltweit neue Recyclingverfahren oder recycelte Verbundwerkstoffprodukte.

Ein Forschungsteam der Fakultät für Maschinenbau und Werkstofftechnik der Washington State University unter der Leitung von Professor Jinwen Zhang entwickelte 2021 einen recycelbaren, kohlenstofffaserverstärkten Verbundwerkstoff, der nicht recycelbare CFK-Werkstoffe in gängigen Fertigungsprozessen problemlos ersetzen könnte. Die Bereitstellung eines einfach recycelbaren CFK-Verbundwerkstoffs mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften für zukünftige industrielle Anwendungen könnte eine langfristige Lösung für das Problem nicht recycelbarer Verbundwerkstoffabfälle bieten.

Einblick in die Produktarten

Der Markt für glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,3 % wachsen und im Prognosezeitraum den größten Marktanteil halten. Die gängigsten GFK sind glasfaserverstärkte Polymere (GFK), die sich durch einfache Formgebung und hohe Designflexibilität auszeichnen. Zu den Anwendungsbranchen zählen unter anderem das Bauwesen, die Energiewirtschaft, der Transportsektor, die nationale Sicherheit, die Chemieindustrie und die Elektronikindustrie. Infolgedessen steigt mit der Nutzung auch die Menge an GFK-Abfällen. Der Bedarf an GFK-Recycling wächst aufgrund staatlicher Vorschriften zur Abfallentsorgung und der zunehmenden Verwendungsmöglichkeiten für recyceltes GFK ebenfalls rasant.

Der Bereich der kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe wird den zweitgrößten Marktanteil halten. Kohlenstofffasern dienen als Verstärkung in kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFK), technischen Verbundwerkstoffen mit organischen Anteilen.EpoxidharzCFK dient als Matrix. Aufgrund seiner Eigenschaften wie hoher Zugfestigkeit, Steifigkeit, Temperaturbeständigkeit, Chemikalienbeständigkeit und geringer Wärmeausdehnung findet es in verschiedenen Branchen Anwendung, darunter Luft- und Raumfahrt, Bauwesen, Automobilindustrie, Sport- und Konsumgüterindustrie sowie Windenergie. Durch den langjährigen Einsatz von CFK in diversen Sektoren steigt die Anzahl der ausgedienten CFK-Produkte, was die Nachfrage nach Recycling erhöht. Sicherheits- und Regierungsauflagen, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit sind die wichtigsten Faktoren, die die Lieferkette für das Recycling von CFK beeinflussen.

Einblick in Recyclingtechniken

Der Bereich Verbrennung und Mitverbrennung wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 7,7 % wachsen und im Prognosezeitraum den größten Marktanteil halten. Die Verbrennung ist ein thermisches Verfahren, bei dem Energie aus der Verbrennungswärme von Abfällen zurückgewonnen wird. Diese Wärme kann entweder direkt genutzt oder in Strom umgewandelt werden. Ein Nachteil dieser Technologie ist die Luftverschmutzung durch die Verbrennung von GFK-Abfällen. Die Mitverbrennung hingegen ermöglicht sowohl die Material- als auch die Energierückgewinnung. Für das Recycling werden Zementöfen eingesetzt. Durch die kombinierte Material- und Energierückgewinnung stellt sie eine praktischere und kostengünstigere Lösung für GFK-Abfälle dar. Aufgrund der Systemüberlastung durch den hohen Heizwert und die Schadstoffemissionen ist die GFK-Verbrennung teurer als die Deponierung.

Der Bereich Mechanisches Recycling wird den zweitgrößten Anteil ausmachen. Mechanisches Recycling ist ein Verfahren zur Zerkleinerung von Verbundwerkstoffabfällen in kleinere, recycelbare Materialien. Das etablierteste Recyclingverfahren für duroplastische Faserverbundwerkstoffe ist das mechanische Recycling. Es gilt als beste Rückgewinnungsmethode für Faserverbundwerkstoffe ohne Promotoren und mit einem angemessenen Preis. Bei diesem Verfahren wird das Material durch Brechen, Mahlen oder Schreddern zerkleinert, um eine Mischung aus Fasern und Pulver zu erzeugen. Dieses Material kann in einem geschlossenen Kreislauf recycelt oder als Füllstoff oder Verstärkungsmaterial in neuen Verbundwerkstoffen verwendet werden.

Regionale Einblicke

Europa wird mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 9,1 % im Prognosezeitraum die führende Marktposition einnehmen. Die steigende Nachfrage aus wichtigen Ländern wie Deutschland, Italien und Großbritannien ist der Hauptgrund für Europas Dominanz in der Region. In europäischen Ländern, einschließlich Deutschland, ist die Deponierung von Abfällen verboten, und der Einsatz von recycelten Kunststoffen und Verbundwerkstoffen nimmt zu. Diese recycelten Faserverbundwerkstoffe werden vorwiegend in der Windenergie-, Luft- und Raumfahrt- sowie Bauindustrie eingesetzt. Deutschlands wichtigste Energiequelle entwickelt sich rasant zur Windenergie, die für die globalen Energiewendestrategien von entscheidender Bedeutung ist. Um jedoch eine stetige Versorgung mit Rohstoffen für den Bau von Windkraftanlagen zu gewährleisten und zu verhindern, dass das rasante Wachstum dieser Technologie im Kontext der Klimaschutzziele eine Vielzahl neuer Umweltprobleme mit sich bringt, fordern Forscher und Hersteller einen stärker integrierten und kohärenten Rahmen für die Rohstoffbeschaffung und das Recycling.

Die europäische Windindustrie setzt sich konsequent für die vollständige Wiederverwertung, das Recycling oder die Rückgewinnung ausgedienter Rotorblätter ein. Dies ist eine Reaktion auf die ambitionierten Pläne zahlreicher führender Unternehmen der Branche für das Recycling und die Rückgewinnung von Rotorblättern. Ein Verbot von Deponien könnte die Entwicklung umweltfreundlicher Recyclingtechnologien beschleunigen. Italien ist dank seiner etablierten Pilotanlage und der Kommerzialisierung anderer führender Werke ein wichtiger Akteur auf dem Markt für GFK-Recycling. In Italien prognostizierte der Renewable Energy Catapult, dass bis 2050 8 GW an Onshore-Windkraftanlagen stillgelegt sein werden. Die Zahl der stillgelegten Windkraftanlagen steigt, wodurch mehr GFK-Abfälle aus der Windindustrie anfallen.

Nordamerika: Am schnellsten wachsende Region mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,6 %

Nordamerika wird voraussichtlich mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 8,6 % wachsen und im Prognosezeitraum den zweitgrößten Marktanteil halten. Bauprojekte in der gesamten Region nutzen recycelte glasfaserverstärkte Kunststoffe (GFK) aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen Eigenschaften und ihrer hohen Beständigkeit gegenüber aggressiven chemischen und thermischen Bedingungen. GFK-Abfälle können, anstatt pulverisiert, auch in größere Stücke geschnitten und Betonmischungen beigemischt werden. Die US-Energieinformationsbehörde (EIA) prognostizierte für 2020 einen jährlichen Zubau von 14,2 Gigawatt (GW) an Windkraftanlagenkapazität in den USA, womit die 2012 erreichten 13,2 GW übertroffen wurden. Der Preis für Windkraftanlagen sinkt aufgrund der Entwicklung neuer Verfahren, wie beispielsweise der Verbrennung von GFK-Abfällen. Darüber hinaus haben staatliche und industrielle Förderprogramme die Weiterentwicklung der Windenergie unterstützt. Dies hat zu einem Anstieg des Einsatzes von recycelten GFK in der Windenergie geführt.