Seltene Erden: Fraunhofer-Forscher recyceln Magneten

Seltene Erden: Fraunhofer-Forscher recyceln Magneten

von Angela Schmid

Seltene Erden zu recyceln ist aufwändig. Forscher haben jetzt einen neuen Weg eingeschlagen, den Rohstoff wiederzuverwenden.

Um Seltene Erden gibt es einen regelrechten Hype. Sie stecken in Windrädern, Hybridautos und sogar in Präzisionswaffen. IT-Produkte wie Smartphones und Flachbildschirme kommen ohnehin kaum ohne sie aus. Seltene Erden, die aus einer Gruppe von 17 chemischen Elementen bestehen - zählen zu den begehrtesten Rohstoffen der Welt. Experten bezeichnen sie als das Öl der Zukunft.

Die kostbaren Metalle einfach auf den Müll zu werfen, wenn Handy und Co. ausgedient haben, ist daher problematisch. Fraunhofer-Forscher haben nun eine Methode entwickelt, um die Metalle zu recyceln und damit wieder nutzen zu können.

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Aufwändiges RecyclingIm Fokus stehen Permanentmagnete, die in Elektromotoren und Windräder stecken und sie effizienter, kleiner, leichter und unkomplizierter machen. Dafür benötigen sie jedoch die Seltenen Erden Neodym und Dysprosium. Und das hat einen Haken: Sie müssen unter schwierigen Bedingungen und mit viel Energieaufwand gewonnen werden. Außerdem sind sie teuer und ihre Gewinnung hinterlässt einen ökologischen Fußabdruck. Zudem stammen diese Elemente zu über 90 Prozent aus China, was aus Handelssicht nicht immer ganz einfach ist.

Bisher wurde versucht, die einzelnen Seltenen Erden aus den Magneten wieder herauszuziehen. Das ist aber aufwändig und teuer. Wissenschaftler der Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Alzenau und Hanau des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC haben daher in größeren Dimensionen gedacht: Sie recyceln den kompletten Permanentmagneten in wenigen Schritten, wie Wissenschaftler Oliver Diehl erläutert. „Der Prozess ist deutlich einfacher und effizienter, denn die Zusammensetzung des Materials ist bereits wie gewünscht.“

Neue Magneten aus FlockenIn einem ersten Schritt wir der Magnet verflüssigt. Das über 1000 Grad Celsius heiße Material gelangt auf ein wassergekühltes Kupferrad, das sich mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 35 Metern pro Sekunde dreht. Sobald der Schmelztropfen das Kupfer berührt, gibt er seine Hitze innerhalb von Sekundenbruchteilen an das Metall ab und erstarrt. Dabei entstehen Flocken, die zu einem Pulver zermahlen werden, woraus anschließend wieder neue Permanentmagnete hergestellt werden können. Bisher schneiden die ersten aus recyceltem Material hergestellten Permanentmagnete im Vergleich zu ihren kommerziellen Verwandten in Bezug auf die magnetischen Eigenschaften noch schlechter ab. Das wollen die Forscher ändern. „Wir konzentrieren uns deswegen nun auf die Optimierung der Recyclingprozesse, um hier Magnete mit möglichst guten magnetischen Eigenschaften zu erhalten“, erläutert Diehl die weitere Vorgehensweise.

Eine Demonstrationsanlage haben die Wissenschaftler bereits aufgebaut und konnten dort Magnete wiederverwerten. „Die Demoanlage kann bis zu einem halben Kilogramm Schmelze verarbeiten und liegt damit zwischen einer Labor- und einer Großanlage“, konkretisiert Diehl. Ob sich das alles für die Industrie lohnt, ist noch ungeklärt. „Der zu erwartende finanzielle Vorteil bei der Wiederverwertung der Magnete hängt nicht nur vom Recyclingprozess ab, sondern auch von der Preisentwicklung der Seltenen Erden“, erklärt Diehl. „Je höher die Rohstoffpreise für Seltene Erden sind, desto mehr lohnt es sich, auf die bereits vorhandenen Materialien zurückzugreifen.“

Der Bedarf ist theoretisch auf jeden Fall groß. In einer getriebelosen Drei-Megawatt-Windturbine stecken etwa 1,8 Tonnen Neodym-Eisen-Bor-Magnete. Und selbst ein einzelner Motor für ein Elektroauto enthält zwei Kilogramm Magnete, die etwa 600 Gramm Seltene Erden enthalten.

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