Recycling Technologiemetalle aus Elektroschrott rückgewinnen

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Ein Team aus sechs Forschenden des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) hat einen dreistufigen Prozess entwickelt, der verschiedene Recycling-Verfahren zur Rückgewinnung von Technologiemetallen aus Elektroschrott miteinander kombiniert. Damit hat sich das Team in der ersten Runde der aktuellen SPRIND Tech Metal Transformation Challenge durchgesetzt.

Kritische Rohstoffe, wie Seltene Erden, Tantal oder Gallium stecken in vielen Hightech-Produkten unseres täglichen Gebrauchs. Der Bedarf ist  hoch, doch der Zugang beschränkt. Da bestehende Lieferketten oft durch geopolitische Konflikte gefährdet sind, ist der Weg über das Recycling unabdingbar. Im Moment sind die Recyclingquoten vieler sogenannter Hochtechnologiemetalle jedoch sehr gering. Dies gilt insbesondere für das Recycling von Elektroschrott, von dem allein in der EU mehr als fünf Millionen Tonnen pro Jahr anfallen. Davon wurden allerdings nur geringe Mengen kritischer Rohstoffe wieder in den Kreislauf zurückgeführt. Hintergrund für die fehlende Effizienz sind in den meisten Fällen fehlende oder unwirtschaftliche Technologien.

Unser Verfahren ist nicht nur hoch selektiv und an verschiedene Stoffströme anpassbar, sondern auch umweltfreundlich, da es ohne giftige Chemikalien auskommt und energiesparend ist.

Elektroschrott in drei Stufen recyceln

Dieser Herausforderung hat sich das sechsköpfige Team des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) gestellt und einen dreistufigen Prozess entwickelt, der verschiedene Verfahren miteinander kombiniert. „Der Elektroschrott wird zunächst zerkleinert, sodass seine Bestandteile anschließend sortiert werden können. So trennen wir zunächst weitgehend Kunststoffe von Metallen. Anschließend setzen wir Flotation ein. Bei diesem Prozess führt man einer Flüssigkeit mit fein gemahlenen Partikeln Gasblasen zu, sodass die Blasen an Teilchen mit wasserabstoßender Oberfläche haften. Diese steigen mit den angehängten Luftblasen nach oben und bilden eine Schaumschicht, die abgeschöpft werden kann. Die dabei eingesetzten Reagenzien sind biologisch abbaubar, also umweltfreundlich. Auf diese Weise konzentrieren wir Metalle wie Gold, Kupfer, Zinn oder Palladium effizient auf“, erläutert Ali Hassan, Doktorand am HIF und Kopf des Teams, die ersten beiden Stufen des Verfahrens.

Die dritte Stufe bildet eine am HIF entwickelte und zum Patent angemeldete Technologie mit dem Namen Magsel. Dabei handelt es sich um ein neuartiges, magnetisches Trennverfahren, mit dem vor allem kritische Rohstoffe wie Seltene Erden recycelt werden können. „Unser Verfahren ist nicht nur hoch selektiv und an verschiedene Stoffströme anpassbar, sondern auch umweltfreundlich, da es ohne giftige Chemikalien auskommt und energiesparend ist“, betont Hassan. Das steckt auch im Namen des Teams WEEEefficient: WEEE für Waste Electrical and Electronic Equipment also Elektroschrott und efficient für effizient.

Eine Million Euro Förderung für das Projekt

Mit ihrer Idee hat sich das Team in der ersten Runde der aktuellen SPRIND Tech Metal Transformation Challenge durchgesetzt. Damit sichert sich das Team mehr als eine Million Euro Förderung der Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND) für das kommende Jahr. Innerhalb des kommenden Jahres wird das Team sein Verfahren erproben und so weiterentwickeln, dass die nächste Stufe der dreistufigen Challenge erreicht werden kann. Nach jeder ein Jahr dauernden Stufe prüft die Jury die Zwischenergebnisse und bewertet, welche Teams das größte Sprunginnovationspotential aufweisen und somit weitere Förderung erhalten.

„Ein integriertes Prototypen-System zu entwickeln, das den Metallbestand von mindestens zwei komplexen Elektroschrott-Produkten in funktionale, marktfähige Metallprodukte transformiert, ist eine Herausforderung, die wie maßgeschneidert auf die Forschung des HIF passt. Mit Ali Hassan aus Pakistan, Zahra Nourizenouz aus dem Iran, Himanshu Kachroo sowie Lakshmi Kanth Viswamsetty aus Indien und Emma Pustlauk sowie Dominic Illing aus Deutschland haben wir ein sehr internationales Team, das ein überzeugendes Gesamtkonzept erarbeitet hat. Wir sind sehr stolz auf den Erfolg des jungen Teams“, zeigt sich HIF-Institutsdirektor Prof. Jens Gutzmer beeindruckt.