Dr. Hanka Becker, Werkstoffwissenschaftlerin an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, hat erfolgreich zwei Millionen Euro aus dem renommierten Emmy-Noether-Programm der Deutschen Forschungsgemeinschaft eingeworben. In den nächsten sechs Jahren wird sie innovative Recyclingmethoden für Aluminiumlegierungen erforschen, die in einer Vielzahl von industriellen Anwendungen eingesetzt werden, von Verkehrsmitteln bis hin zu Konsumgütern.
Das Forschungsprojekt von Dr. Becker konzentriert sich darauf, Aluminiumlegierungen umweltschonend und energiesparend zu recyceln und sie ohne Qualitätsverlust wiederzuverwenden.
„Die Wiederaufbereitung von recyceltem Aluminium kann im Vergleich zur Herstellung von Primäraluminium bis zu 95 Prozent Energie einsparen“, erklärt Dr. Becker.
Diese signifikante Energieersparnis resultiert aus dem energieintensiven Prozess der Sauerstoffabtrennung bei der Gewinnung von Primäraluminium.
Herausforderungen und innovative Ansätze im Recyclingprozess
Ein wesentliches Problem beim Aluminiumrecycling besteht darin, unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen. Diese sind entweder bereits in den zu recycelnden Legierungen vorhandenen oder entstehen durch den Recyclingprozess. Derartige Verunreinigungen beeinflussen die mechanischen und funktionellen Eigenschaften des Aluminiums und resultieren in einer verminderten Werkstoffqualität.
Dr. Becker und ihr Team werden erforschen, wie diese Herausforderungen überwunden und die Verunreinigungen reduziert oder unschädlich gemacht werden können. Ein besonderer Fokus liegt dabei auf der Nutzung von Kornfeinern, um die Struktur des Materials zu verbessern und die Bindung von Verunreinigungen zu minimieren.
„Die Beantwortung dieser Frage ist wegweisend für die industrielle Verarbeitung von recycelten Aluminiumlegierungen. Immer mehr der eingesetzten Aluminiumprodukte weltweit erreichen jetzt das Ende ihrer Einsatzdauer und müssen im Sinne von Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung sowohl von Primäraluminium als auch Energie in einen Kreislauf eingehen“, so die Nachwuchswissenschaftlerin.
Experimentelle Forschung zur Optimierung von Aluminiumlegierungen
Dr. Becker und ihr Forschungsteam planen die Durchführung eines umfassenden experimentellen Programms. Laut Dr. Becker zielt dieses Programm darauf ab, zunächst mit im Labor gefertigten Aluminiumlegierungen zu beginnen und später die Methoden auf technische Legierungen anzuwenden. Dabei werden die inneren Strukturen des Materials, also das Gefüge, durch den Einsatz von sogenannten Kornfeinern modifiziert. Diese neuartigen Veredler werden den Metallschmelzen beigemischt, um die Größe der einzelnen Körner, die bis zu einem Millimeter messen können, zu reduzieren. „Indem wir die Körnergröße verkleinern, verringern wir den Einfluss der Verunreinigungen, die in diesen Körnern eingebettet sind“, erläutert die Werkstoffexpertin.
Das Ziel des Teams ist es, die Verwendung von recycelten Aluminiumlegierungen in Anwendungen zu ermöglichen, in denen die Materialanforderungen besonders hoch sind.
Hintergrund
Dr. Becker hat die Universität Magdeburg aufgrund ihrer hervorragenden Forschungseinrichtungen im Bereich der Werkstoffwissenschaften gewählt. Das Institut für Werkstoff- und Fügetechnik bietet nicht nur ein spezialisiertes Gießereilabor und fortschrittliche Analysemethoden, sondern auch die Möglichkeit, intermetallische Hochtemperaturwerkstoffe zu mahlen, was die Forschungsarbeit unterstützt.
Nach ihrer Promotion an der TU Bergakademie Freiberg und Forschungsaufenthalten in Norwegen und Dänemark nutzt Dr. Becker die Förderung durch das Emmy-Noether-Programm, um ihre wissenschaftliche Laufbahn weiter voranzutreiben. Das Programm ermöglicht es talentierten Nachwuchswissenschaftlern, sich für eine Hochschulprofessur zu qualifizieren und ehrt dabei Emmy Noether, eine Pionierin der Mathematik und eine der ersten habilitierten Wissenschaftlerinnen in Deutschland.
