Alte Smartphones, Neonröhren oder Computerbildschirme produzieren Leuchtstoffabfälle, die als gefährlicher Sondermüll bislang untertage landen. Mit dem Elektroschrott begräbt man allerdings auch Seltene Erden, wertvolle Metalle, ohne die in der IT-Branche nichts geht.
Seltene Erden, die manchen sogar als Öl der Zukunft gelten, sind teuer, weil sie außerhalb von China kaum zu finden sind. Da es bis dato keine rentable Technik gab, mit der sich die Metalle recyceln ließen, endeten täglich Schätze im Wert von vielen Tausend Euro auf Sondermülldeponien.
"Quantensprung" beim Recycling Seltener Erden
Das wollen Chemiker an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg in Sachsen jetzt ändern. Sie haben ein Verfahren entwickelt, das die Wertstoffe zurückgewinnen kann. Nach eigener Einschätzung sei ihnen damit ein "Quantensprung im Seltenerd-Recycling" gelungen.
Denn die Forschern isolieren die Metalle in reiner Form voneinander – ohne unzählige Trennstufen, wie dies in der herkömmlichen Seltenerd-Aufbereitung üblich ist.
Die Bedeutung des SepSelsa-Verfahrens (Separation Seltener Erden aus entsorgungspflichtigen Abfällen in Sachsen) liege darin, „dass wir auf einfachstem Wege sämtliche Leuchtstoffe unabhängig von ihren Seltenerdgehalten aufarbeiten“, sagt Martin Bertau, Direktor des Instituts für Technische Chemie, der die Forschungsarbeiten leitete.
Aus dem Labor in die industrielle Produktion
Eine weitere Besonderheit: Die Forscher haben den Schritt aus dem Labor hin zu einer größeren Anlage geschafft. Die hat die TU gemeinsam mit FNE Entsorgungsdienste Freiberg und der Firma NARVA Lichtquellen entwickelt. Die FNE Entsorgungsdienste Freiberg, die darauf spezialisiert sind, Wertstoffe aus Abfällen in den Produktionskreislauf zurückzuführen, betreiben die Anlage mittlerweile kommerziell.
Sie bereitet vorerst nur die Produktionsabfälle des Leuchtmittelherstellers Narva im mittelsächsischen Städtchen Brand-Erbisdorf auf. Narva nutzt die wertvollen Metalle später wieder für die Herstellung neuer Leuchtröhren.
Im ersten Schritt werden die Schichten, die Seltene Erden wie Yttrium, Gadolinium und Europium enthalten, mit Salzsäure vom Glas der Röhren abgewaschen. Es entsteht ein Brei, der mit Schwefelsäure versetzt wird. Diese verbindet sich mit Calzium zu Gips, mit Barium zu Schwerspat.
Übrig bleiben die in Salzsäure gelösten Seltenen Erden. Diese werden per Diffusionsdialyse voneinander getrennt. Sie funktioniert ähnlich wie eine künstliche Niere. Sie filtert die Giftstoffe mit Hilfe einer teildurchlässigen Membran heraus und lässt nur Seltene Erden durch.
Dann werden die Metalle, die als Oxide vorliegen, voneinander getrennt. Zum Schluss entfernen die Forscher den Sauerstoff aus den Molekülen, sodass die Seltenen Erden wieder in reiner Form vorliegen.
Sonderpreis für die Forscher
Die FNE-Anlage kann pro Jahr mehrere Tonnen Produktionsabfälle oder ausrangierte Leuchtmittel recyceln. Die Ausbeute der Seltenen Erden, die sortenrein gewonnen werden, liegt im Kilogrammbereich. Die Kostenbilanz sei positiv, so die TU-Forscher.
Es sei eines "der wenigen Verfahren, das den Sprung aus dem Labor in die industrielle Produktion geschafft hat und dabei gleichzeitig wirtschaftlich ist“, erklärt Martin Betrau. Dafür wurden die Forscher mit dem Sonderpreis des Sächsischen Staatsministeriums für Wissenschaft und Kunst ausgezeichnet.
