Transportwesen „Die PAV Recyc-late Berlin kommt Kunden und Lieferanten mit einer Produktidee auf halbem Wege entgegen.“ Die-ser Satz innerhalb eines Interviews mit dem PAV-Geschäftsführer Dr. Frank Giesel ist Vision und Mis-sion zugleich und sagt mehr über das Recyclingunternehmen aus, als es zunächst klingt, denn dieses Unternehmen ist die Wiege der Idee einer Eisenbahnschwelle aus Kunststoff mit ungeahnten Ein-satzmöglichkeiten. Es ist die Re-

volution der Eisenbahnschwelle, vormals aus umweltbelastenden, getränkten Holzschwellen oder Betonschwellen, die ein neues Gleisbett schafft, das Züge flüs-terleise darüber führt.

Vom Rezyklat zum

Produkt

Alles begann an einem schönen Sommerabend an der Nordsee. Das Recycling-Urgestein Hans-Joachim Brauer saß mit einem der

Führungskräfte der deutschen Bahn beim Wein und sie schauten zu, wie eine Kunststoffbuhne in den Sand gerammt wurde. Das Gespräch über die Möglichkeiten der Kunststoffanwendung führte zu einer Idee Brauers: „Warum fertigt man nicht Eisenbahn-schwellen aus Kunststoff? Viel-leicht sogar aus rezykliertem Kunststoff, der ebenfalls wieder rezyklierbar ist?“ Hans-Joachim Brauer ist jener Gründer der PAV, Plasticaufbereitungs- und Verar-

beitungsgesellschaft mbH & Co. Vertriebs KG in Berlin, der früh-zeitig erkannt hatte, dass die Zu-kunft in geschlossenen Rohstoff-kreisläufen zu finden ist. So wand-te er sich bald nach dem Papier-recycling der Kunststoffproblema-tik zu.

PAV – die innovative

Voraussetzung

Die PAV-Unternehmensschwer-punkte liegen in Sortierung, Tren-

nung, Mahlen, Agglomerieren, Regranulierung und Compoun-dierung von Kunststoffen sowie ständigen Innovationen des werk-stofflichen Kunststoffrecyclings. Vierzig Jahre Recyclingkompetenz bei höchster Qualität von Produk-ten, Dienstleistungen und umfas-sender Service sind die Basis für Erfolg und Kundenmehrwert. Durch kontinuierliche Forschung, Weiterentwicklung und Produk-tionsprozessoptimierung sichert die PAV die Verfügbarkeit der sich

verknappenden Rohstoffressour-cen. Einige der PAV-Highlights sind die patentierte Schwimm-Sink-Technologie für Kunststoff-mahlgüter und das neuartige Naturfasercompound ZeNaPol. Hans-Joachim Brauer entwickel-te Verfahren, um Kunststoffe nach Farben zu trennen, er verfeinerte die Verwertung von Dialysebehäl-tern und begann die Forschungen an der Kunststoffschwelle voran-zutreiben. Unzählige Versuchs-reihen in den 90er-Jahren bis 2005

Einbau der Schwellen am Gleis 4 des Bahnhofs Berlin-Charlottenburg Foto: PAV

Der Weg zur Eisenbahnschwelle

aus KunststoffDie PAV Recyclate aus Berlin hat eine Eisenbahnschwelle aus rezykliertem Kunststo!

entwickelt – sie ist denen aus Beton oder Holz in vielerlei Hinsicht überlegen – sogar ein geschlossener Rohsto" reislauf ist möglich

Dr. Frank Giesel Foto: PAV

Schwellenstapel in Wiesmoor Foto: PAV

Pilotanlage in Pfinztal beim Fraunhofer-Institut Foto: PAV

»Immer komplexere Rohstoffe und

Verbundrohstoffe, sinkende Mengen der einzelnen

Chargen erfordern neue Wege innerhalb dieser

Branche.« Dr. Frank Giesel

IV 13. MAI 2016 | AUSGABE III/2016

RECYCLING

führten zu einem Rezepturpatent und dessen Vervollkommnung. Das Schienennetz der Deutschen Bahn AG hat eine Länge von rund 35.600 km. Darin verbaut sind rund 54 Mio. Bahnschwellen. Die-se sind zu 70 % aus Beton und zu je 15 % aus getränktem Holz und aus Stahl. Holz muss aufwendig imprägniert werden. Der Einsatz von Stahlschwellen ist nicht über-all möglich oder gewünscht, mit den preiswerten Betonschwellen gibt es aktuell und seit Jahren im-mer wieder massenhaft Schad- und Ausfallprobleme. Besonders Alternativen für die mit dem Um-weltschadstoff Kreosot impräg-nierten Holzschwellen sind daher gefragt. Die Gesamtidee der RPT basiert auf einem Rezepturpatent des Gesellschafters von PAV, Hans-Joachim Brauer, vom 25. April 1996 DE19503632 C1.

Bahnschwelle aus

Rezyklaten

Für die Produktweiterentwick-lung nach 2005 brachte Brauer für ein Forschungsprojekt ERA-SUS-PRISE das Fraunhofer-Institut ICT und die österreichische Firma NGR zusammen. Um den wach-senden Anforderungen an die Bahnschwelle gerecht zu werden, holte Brauer den Chemiker Dr. Frank Giesel in die Geschäfts-führung. Die Koordination der Forschungsprojekte und die Er-richtung einer Pilotanlage oblagen nun Dr. Giesel, der auch den Weg für die Zulassungen beim Eisen-bahn-Bundesamt vorantrieb. Das Ergebnis kann sich sehen lassen. Die PAV Recyclate Berlin hat die erste europäische Kunststoff-schwelle entwickelt, die allen An-forderungen an unbegrenzte Fahrgeschwindigkeiten und Achs-lasten gerecht wird. PAV-Ingeni-eure, Chemiker und Techniker haben Technologie und Rezeptur der Kunststoffschwelle RPT-Rail-way Plastic Tie gewerblich schüt-zen lassen, da diese sprichwörtlich „bahnbrechende“ Entwicklung die Zukunft des Gleisbaus in eine neue Etappe führt.

EBA-Zulassung für

Kunststoffschwelle RPT

Das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) in Bonn erteilte am 17. August 2011

die erste (EBA-)Zulassung der RPT-Kunststoffschwellen zur Be-triebserprobung. Damit wurden die Weichen gestellt, künftig mit rezyklierbaren Kunststoffschwel-len aus rezykliertem Materi-al den Kreislauf der Vernunft zu schließen. „Was heute für Produktanforderungen an moderne Verkehrswege ge-stellt werden, erfüllt die Railway Plastic Tie-RPT auch in Zukunft, denn sie bleibt bei knapper werden-den Ressourcen ein wie-derverwendbares Teil eines geschlossenen Roh-stoffkreislaufs bei besten Betriebseigenschaften,“ so der Diplom-Chemiker Dr. Frank Giesel.

Zahlreiche

Vorteile

Die Summe der Vor-teile der Kunststoff-schwelle aus dem Hause PAV Recyclate Berlin liegt klar auf der Hand. Nicht nur, dass die neue Schwel-le Körper- und Luft-schall dämpft, sie weist auch eine sehr gute CO2-Bilanz auf, weil RPT keine nachwachsenden oder fos-silen Rohstoffe verbraucht und selber zu 100 % rezyklierbar ist. Bei einer Lebensdauer von mehr als 50 Jahren bringt das niedrige-re Life-Cycle-Kosten als Holz- und Betonschwellen. Trotz deutlich besserer mechanischer Kennwer-te gegenüber Holzschwellen lassen sich RPT dennoch wie Holz-schwellen be- und verarbeiten und problemlos ein- und ausbauen. Wie bei Holzschwellen ist in der Instandhaltung ein Einzelschwel-lentausch mit gleicher Technolo-gie möglich. RPT ist überdies enorm chemikalien- und umwelt-beständig, weil komplett resistent gegen Wasser, Frost, Hitze, Ozon, sauren Regen und so weiter und besteht trotzdem bis zu 100 % aus PO-Rezyklaten.

Erste EBA-Zulassung

einer Brückenschwelle

Die Version „Brückenschwelle“ der hochinnovativen Recycling-

kunststoff-Bahnschwelle erhielt bereits am 17. August 2011 die Zulassung vom EBA. Die Deutsche Bahn Netz AG, neben zahlreichen internationalen Bahnen und Bahnoberbaukomponentenher-

stellern, verfolgte die Entwicklung aufmerksam und zeigte sich an diesem Ersatzprodukt für Holz-schwellen, bei gleichzeitig weiteren umweltentlastenden Eigenschaf-ten, sehr interessiert. Die RPT-Schwelle wurde vom EBA „zur Betriebserprobung“ zugelassen, was bei einem breiten Einsatz bei der DB Netz AG bedeutet, dass das Produkt im Bahnbetrieb zu-nächst in einem größeren Feld-versuch – eine Brücke, eine Wei-che, eine Strecke – zur Betriebs-erprobung eingebaut und unter den Bedingungen des realen Eisen bahndauerbetriebs erfolg-reich getestet wurde.

Erste Schwelle ihrer Art

in Europa

Das Innovative an den RPT-Schwellen besteht darin, dass es

der erste nennenswerte technische Einsatz einer thermoplastischen Kunststoffschwelle, zudem Rezy-klatkunststoff, in Europa ist. Der Wettbewerb wurde durch die PAV-Entwicklung abgehängt. Eine andere auf dem Markt befindliche,

aus Neupolyure-than mit Langglas-fasern her-g e s t e l l t e Schwelle ist viermal teu-rer als die RPT-Schwelle

und bedarf ei-nes enormen A u f w a n d s beim Einbau. Die US-ameri-kanischen soge-nannten Kom-positschwellen

aus Kunststoff-Gummi-Abf ä l-len, ähnlich den D S D - M i s c h -kunststoffen mit Gu mmi, s ind preiswert, jedoch liegen die von der a mer i k a nischen

Eisenbahn-Behörde Arema geforderten Kennwerte wegen des US-typischen Ext-rem-Langsamfahrbe-triebs (< 60 mph) weit

unter den vom Eisenbahn-Bun-desamt geforderten Werten und haben auch bei Verbesserungen kaum eine Chance auf Zulassung in Deutschland. Sowohl die Seki-sui- als auch die US-Komposit-schwellen sind nach ihrem Einsatz oder als Produktionsabfälle nicht selbst recyclingfähig.

Umweltentlastungen

durch die RPT-Schwelle

In der DB Netz AG sind rund 20 Mio. Holzschwellen verlegt, die im Laufe ihrer Lebensdauer von durchschnittlich 27 Jahren je Schwelle bis zu 2 l des Umwelt-schadstoffs Kreosot in die Umwelt entlassen. Ersetzt man nur 10 % der jährlich auszutauschenden Schwellen, also 75.000 Schwellen, durch die RPT-Schwelle, so werden jährlich 5.555 l Kreosot nicht mehr ubiquitär in die Umwelt abgege-ben, was in zehn Jahren rund 50 t bedeutet. Außerdem muss in den Imprägnierwerken nicht mehr mit dem gesundheitsschädlichen Kre-osot umgegangen und dieses Pro-dukt auch nicht mehr hergestellt werden. Die Materialkennwerte von Polyolefinen gegenüber Spannbeton-Dämpfungen sowohl beim hörbaren als auch beim Kör-perschall lassen Dämpfungen im bis zu zweistelligen Prozentbereich zu. Durch die Verwendung von definierten und überwachten Recyling-Polyolefinen wird diesen Kunststoffen nach ihrem ersten Einsatzweck, beispielsweise 50 Jahre als Druckwasserrohr oder als Produktionsabfall, ein zweiter Lebenszyklus ermöglicht. Das verbessert die Ökobilanz dieses Produkts erheblich und schont fossile Rohstoffe für höherwertige Verwendungszwecke. Die Lebens-dauer der RPT liegt bei mehr als 50 Jahren. Dadurch, dass sowohl die Holz- als auch Betonschwellen deutlich geringere, etwa halb so lange Lebensdauern aufweisen, verringert dies die Life-Cycle-

costs, das heißt, je ein Herstell- und ein Einbauzyklus werden entfal-len, was weitere Ressourcen spart.

Wiederverwendung

durch Recycling

Die RPT kann nach ihrem Lebens-dauerende genauso wie Fehlchar-gen und Produktionsabfälle bei ihrer Herstellung durch Zumi-schung in Neuschwellenrezeptu-ren wiederverwendet werden. Das spart enorm fossile Ressourcen. Eine Holzschwelle kann nach dem Ausbau nur als Sonderabfall ent-sorgt werden. Für ausgebaute/rezyklierte Bahnschwellen aus Beton ist der Einsatz in Neuschwel-len verboten, da sich die gewünsch-ten Eigenschaftsverhältnisse nicht mehr steuern lassen.

Projektschritte der

Kunststoffschwelle

Dr. Giesel trieb die konzentrierte Rezepturentwicklung innerhalb eines ZIM-Projekts (BMWi) mit dem Kunststoff-Zentrum Leipzig gGmbH (KuZ) in den Jahren 2011 bis 2013 voran.

Fertigungslinie

Der Aufbau einer ersten indust-riellen Fertigungslinie für Rezy-klatbahnschwellen in den Jahren 2013 und 2014, unterstützt mit Mitteln des Umweltinnovations-fonds der Bundesregierung, war der nächste Projektschritt. Mit diesen Fördergeldern errichtete das Berliner Unternehmen eine Anlage zur Herstellung von Bahn-schwellen aus Kunststoffrezyklat in Wiesmoor in Niedersachsen. Das hatte die Fertigung weiterer Schwellenarten zur Folge und die EBA-Zulassung der Gleis- und Weichenschwellen erfolgte.

Zerstörungsfreie

Prüfung

Ein weiteres Forschungsprojekt zusammen mit der SKZ KFE gGmbH (SKZ – Süddeutsches Kunststoff-Zentrum), unterstützt aus Mitteln des BMBF (KMU-innovativ, Projektträger FZ Jülich) zur Verbesserung der Extrusions-technologie, zerstörungsfreien Schwellenprüfung durch Röntgen-technologie und Anwendungsprü-fungen der Technischen Univer-sität München im Bereich Ver-kehrswegebau, war der nächste Schritt. Das Lärm- und Körper-schalldämpfungsverhalten sowie eine vergleichende Ökobilanz aller verfügbaren Bahnschwellen-arten wurden durch Müller-BBM GmbH erfolgreich geprüft und die Eigenschaften dokumentiert.

Auslizenzierung 2014

Auf der Innotrans 2014 erfolgte die Auslizenzierung der Schwel-lenherstellungstechnologie an die Kraiburg Strail GmbH & Co. KG. Strail als innovativer Partner sieht sehr vielfältige Anwendungs-bereiche der Schwelle. Seit 2014 ist die PAV Lieferant von Rohstof-fen für die gemeinsame Fertigung der Schwellen mit Strail.

Weitere Projekte

Aktuelle weitere Entwicklungs-projekte der PAV drehen sich um Produkte wie ZeNaPol und Poly-

sulfon (PSU). Recycling und Pro-duktentwicklungen aus Poly-milchsäure-Kunststoffen, soge-nannte PLA, sind das jüngste Projekt der PAV mit erfolgverspre-chenden neuen Produktideen mittels dieses schwierigen Mate-rials.„Immer komplexere Rohstoffe und Verbundrohstoffe, sinkende Men-gen der einzelnen Chargen erfor-dern neue Wege innerhalb dieser Branche. Investitionen in High-tech, qualifiziertes Personal und ein Zuwachs an Bereitschaft für Zusammenarbeit und Kooperati-onen sind in der Zukunft notwen-dig“, so Dr. Frank Giesel in einer Podiumsdiskussion um die Zu-kunft der Recyclingindustrie.

PROF. ARND JOACHIM GARTH

www.pav-recyclate.de

CT-Aufnahme einer fehlerhaften Schwelle Foto: PAV

Patent der Rezeptur

V13. MAI 2016 | AUSGABE III/2016

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