Bogdahn, SebastianSebastianBogdahn2026-06-222026-06-222026-01-08https://dspace.ub.uni-siegen.de/handle/ubsi/9437Vor dem Hintergrund der Transformation von einer linearen hin zu einer kreislauforientierten Wirtschaftsweise untersucht diese Dissertation die Pyrolyse von Altreifen als technisch und ökologisch tragfähige Verwertungsoption. Das primäre Ziel besteht darin, das Substitutionspotenzial der Pyrolyseprodukte Koks und Öl sowie des zu Ruß weiterverarbeiteten Pyrolyseöls gegenüber konventionell hergestelltem Industrieruß zu quantifizieren. Zudem wird die Altreifen-Pyrolyse im Vergleich zu den etablierten Verwertungspfaden des werkstofflichen Recyclings, der thermischen Verwertung und der Runderneuerung technisch, wirtschaftlich und ökologisch eingeordnet, um ihre Tauglichkeit als Ergänzungstechnologie zur Deckung dringend benötigter zusätzlicher Recyclingkapazitäten zu bewerten. Da bisherige Ansätze zur ökologischen Bewertung der Altreifen-Pyrolyse nicht standardisiert sind und erhebliche Unsicherheiten aufweisen, wurde ein Gesamtkonzept entwickelt, das ein technologiespezifisches Prozessmodell der pyrolytischen Stoffumwandlung mit einem Ökobilanzmodell verknüpft. Die Bewertung auf Grundlage valider Primärdaten aus halbtechnischen Versuchen in einem Drehrohrofen am :metabolon Institut der TH Köln zeigt, dass Pyrolysekoks die Treibhausgasemissionen gegenüber konventionellem Industrieruß um rund 80 % senken kann. Der aus Pyrolyseöl erzeugte Ruß reduziert die Treibhausgasemissionen gegenüber Industrieruß um etwa 3 %, bietet jedoch aufgrund seiner besseren Produktqualität ein höheres Kreislaufpotenzial als Pyrolysekoks. Aus Verwertungssicht erzielt die Pyrolyse im Vergleich zu werkstofflichem Recycling und thermischer Verwertung die günstigste Treibhausgasbilanz, vorteilhafter ist lediglich die in der Abfallhierarchie ohnehin übergeordnete Runderneuerung. Die Modellierung verdeutlicht, dass eine vollständige Substitution von konventionell hergestelltem Industrieruß durch Pyrolysekoks das globale Emissionsniveau der Rußindustrie perspektivisch um bis zu 80 % senken kann. Für die Erreichung dieses Potenzials müssen jedoch bestehende Qualitätsunterschiede zwischen Pyrolysekoks, aus Pyrolyseöl hergestelltem Ruß und konventionellem Industrieruß überwunden werden, deren Ausgleich durch gezielte Koksnachbehandlungen bereits Gegenstand aktueller Entwicklungen ist. Übergangsweise ermöglicht auch der Einsatz von Mischungen aus allen drei Materialien eine deutliche Verbesserung der Treibhausgasbilanz. Damit bietet das entwickelte Gesamtmodell ein übertragbares methodisches Konzept, das durch die Kopplung von Prozess- und Ökobilanzmodellen als Grundlage für die ökologische Optimierung industrieller Systeme im Sinne der Kreislaufwirtschaft dienen kann.In the context of the transition from a linear to a circular economy, this dissertation investigates the pyrolysis of scrap tires as a technically and environmentally viable recycling option. The primary objective is to quantify the substitution potential of the pyrolysis products coke and oil, as well as carbon black produced from pyrolysis oil, in comparison to conventional carbon black. In addition, the feasibility of pyrolysis as a complementary technology for expanding urgently needed recycling capacities is assessed from a technical, economic, and environmental perspective alongside established recovery pathways, including mechanical recycling, thermal treatment, and retreading. As existing approaches to the environmental assessment of tire pyrolysis are not standardized and involve considerable uncertainties, an integrated modeling framework was developed that links a technology-specific process model of pyrolytic conversion with a life cycle assessment model. Based on validated primary data from semi-industrial experiments conducted in a rotary kiln at the :metabolon Institute of TH Köln, the assessment shows that pyrolysis coke can reduce greenhouse gas emissions by approximately 80 % compared to conventional carbon black. Carbon black produced from pyrolysis oil processing achieves a 3 % emission reduction compared to fossil-based carbon black and, due to its enhanced product quality, offers greater circularity potential than pyrolysis coke. From a recovery perspective, pyrolysis demonstrates the most favorable climate performance compared to mechanical recycling and thermal treatment, surpassed only by the hierarchically preferred retreading process. The modeling results further indicate that a complete substitution of conventionally produced carbon black with pyrolysis coke could, in the long term, reduce the global emission level of the carbon black industry by up to 80 %. However, achieving this potential requires overcoming existing quality differences between pyrolysis coke, carbon black derived from pyrolysis oil, and conventional carbon black, which are already being addressed through targeted post-treatment processes for pyrolysis coke. In the interim, the use of blends comprising all three materials provides a practical strategy to significantly improve the overall greenhouse gas balance. The developed integrated model provides a transferable methodological framework that demonstrates how the coupling of process and life cycle assessment models can serve as a basis for the environmental optimization of industrial systems within the circular economy.deAttribution 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/660 Technische ChemiePyrolysePyrolysisÖkobilanzLife cycle assessmentKreislaufwirtschaftCircular economyIndustrierußCarbon blackAltreifenScrap tireRecyclingDoctoral ThesisMalek, Christianurn:nbn:de:hbz:467-94377