Since the introduction of synthetic polymers, the production and application scenarios have shown exponential growth, leading to new high-performance polymers and composites with paramount importance for aerospace, aviation, medicine and renewable energy industries. However, the high amount of end-of-life materials (polymers, composites) raises the need for more sustainable, efficient recycling strategies than landfilling or incineration. In this thesis, different pyrolysis-based analytic techniques (thermal analysis coupled to mass spectrometry, pyrolysis gas chromatography) were deployed to access certain aspects during the lifecycle of polymers and fibres, such as polyethylene (PE) characterisation and recycling, carbon fibre production from asphaltenes, carbon fibre reinforced plastics during the application as construction material, or recovery of carbon/glass fibres from end-of-life materials. Furthermore, the pyrolysis process of Kraft lignin as a renewable resource was studied, as well as the potential of an alternative reaction medium (eutectic salt mixture) to assist the transformation process. As one of the most promising approaches, pyrolysis reactors are an economically feasible way to convert waste polymers into monomeric building blocks, syngas and solid residue. First, the pyrolysis char produced in an Auger reactor from the pyrolysis of PE-based waste was investigated. Second, the recovery potential of carbon and glass fibres from composite materials was explored with an online mass spectrometer during a field campaign at a pilot plant Auger reactor.
Seit der Einführung synthetischer Polymere hat sich deren Einsatz vervielfältigt und neue Hochleistungspolymeren und Verbundwerkstoffen wurden für die Luft- und Raumfahrt, die Medizin und die Industrie von größter Bedeutung. Die große Menge an Altmaterialien (Polymere, Verbundwerkstoffe) macht jedoch nachhaltigere und effizientere Recyclingstrategien als die Deponierung oder Verbrennung erforderlich. In dieser Arbeit wurden verschiedene pyrolysebasierte Analysetechniken (thermische Analyse gekoppelt mit Massenspektrometrie und Pyrolyse-Gaschromatographie) eingesetzt, um bestimmte Aspekte während des Lebenszyklus von Polymeren und Fasern zu untersuchen, wie die Charakterisierung und das Recycling von Polyethylen, die Herstellung von Kohlenstofffasern aus Asphaltenen, die thermische Belastung von in Beton eingebetteten kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen und die Rückgewinnung von Fasern aus Altmaterialien. Darüber hinaus wurde der Pyrolyseprozess von Kraftlignin als alternative Ressource sowie die Behandlung mit einer eutektischen Salzmischung zur Verringerung des Energiebedarfs für den Graphitisierungsprozess untersucht. Pyrolysereaktoren sind einer der vielversprechendsten Ansätze, um Polymerabfälle in monomere Bausteine, Synthesegas und feste Rückstände umzuwandeln und stellen eine wirtschaftlich sinnvolle Lösung dar. Zunächst wurde Pyrolysekoks, die in einem Auger-Reaktor aus der Pyrolyse von PE Abfällen erzeugte wurde, untersucht. Abschließend wurde die Rückgewinnung von Kohlenstoff- und Glasfasern aus Verbundmaterial mit einem Auger-Reaktor untersucht, und der Pyrolyseprozess wurde online mit einem Massenspektrometer überwacht.