LED: Forscher arbeiten an Recycling mit elektrischen Impulsen

LED: Forscher arbeiten an Recycling mit elektrischen Impulsen

von Angela Schmid

Deutsche Forscher arbeiten daran, LED mit elektrischen Impulsen zu zerlegen. So wäre eine höhere Recyclingquote möglich.

Manche Glühbirnen sind leichter zu recyceln als andere. Alte Birnen bestanden zu einem großen Teil aus Glas, später kam ein teils giftiges Innenleben dazu. Bei der LED-Technologie gibt es auch noch Potenzial, das Recycling zu verbessern - denn die Einzelteile sind ziemlich wertvoll.

Materialien wie Indium und Gallium in der Halbleiterdiode sind nicht billig. Hinzu kommen sogenannte Seltene Erden wie Europium oder Terbium im Leuchtstoff. (Überhaupt herrscht in der LED an Substanzen, die nur Hobby-Chemiker kennen dürften, kein Mangel: Etwa Cer, Gadolinium oder Lutetium.)

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Die Dioden herzustellen ist deswegen vergleichsweise teuer. Die kostbaren Stoffe nach dem Ende der Lebensdauer wieder rauszuholen, ist bisher aber nicht wirtschaftlich. Viel zu gering ist der Anteil an den kostbaren Materialien. Zu komplex ist das Produkt. LEDs (light emitting diodes) werden derzeit daher nur gelagert.

Noch haben Hersteller und Recycler die Zeit, sich das leisten zu können: LEDs haben sich am Markt noch längst nicht durchgesetzt. Experten rechnen erst 2020 mit einem Marktanteil von rund 70 Prozent. Und dann wird es immer noch eine sehr lange Zeit dauern, bis die Dioden auf dem Müll landen. Im Vergleich zur guten alten Glühbirne hält die LED statt 1000 gut 50.000 Stunden.

In Zukunft wirft es aber Probleme auf. Das moderne Leuchtmittel ist in Fernsehern massenhaft verbaut. Auch in Autoscheinwerfern werden Leuchtdioden immer häufiger eingesetzt. Fraunhofer-Forscher haben jetzt einen ersten Ansatz für ein Recyclingverfahren entwickelt. "Unser Ziel ist vor allem, die wertvollen Materialien zurückzugewinnen", so Jörg Zimmermann aus der Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Alzenau und Hanau des Fraunhofer-Instituts für Silicatforschung ISC. Für ihn ist klar, dass es nur eine Frage der Zeit ist, bis die Verwerter auf das LED-Recycling umsteigen müssen.

Komplettes LED-Recycling ist nahezu unmöglichAnstelle eines mechanischen Verfahrens, bei dem alles einfach zerkleinert und fein vermahlen wird, setzt er aber auf die "elektrohydraulischen Zerkleinerung". Dabei werden die Lampen in ihre Einzelteile zerlegt. Auf eine vergleichsweise sanfte Methode. Denn die Diode selbst wird nicht zerstört. Um dies zu ermöglichen, landen die LEDs in einem Wasserbad. Elektrische Impulse lösen dann eine so starke Druckwelle aus, dass die einzelnen Komponenten mechanisch exakt an ihren Sollbruchstellen abgelöst werden. Genau das, was die Forscher wollen. Denn die Bauteile sauber und rein zu trennen, ist Voraussetzung dafür, den Recyclingprozess wirtschaftlich zu gestalten.

Würde die Diode als Ganzes zerkleinert, wäre es um ein Vielfaches schwerer, die unterschiedlichen Stoffe in der klein gemahlenen Mischung zu sortieren und an Gallium und Co. zu gelangen. "Umso größer der Materialmix, umso größer ist der Aufwand, einzelne Elemente wieder rauszuholen", erklärt Zimmermann. 100 Prozent, so der Wissenschaftler, werde das sowieso nie möglich sein. Durch das Auftrennen in die einzelnen Komponenten lassen sich auch größere Mengen der in der LED enthaltenen Stoffe leichter zurückgewinnen „Dies gelingt, indem man viele ähnliche Komponenten sammelt, in denen die Konzentration einzelner Stoffe bereits höher ist“, so der Fraunhofer-Forscher.

Mit diesem Verfahren kann zurzeit nur das nicht ganz so kostbare Glas und Kunststoff aus dem Gehäuse sowie der LED-Chip verwertet werden. Aber es funktioniert. Erst in einem nächsten Schritt sollen die kostbaren Materialien wie Seltene Erden aus der zerkleinerten LED wirtschaftlich recycelt werden. Das ist aber noch Forschungsarbeit. Wobei Zimmermann in alle Richtungen offen ist - "wir behandeln es chemisch, biologisch und mechanisch". Genauere Details bleiben vorerst unter Verschluss.

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