Neuartiges Recyclingverfahren für Seltene Erden

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Chemiker an der TU Freiberg haben ein Recyclingverfahren entwickelt, das es ermöglicht, strategisch wichtige Metalle aus Leuchtstoffabfällen zurückzugewinnen. Dazu zählen auch sogenannte „Seltene Erden“, die bislang nicht rentabel recycelt werden konnten und daher als Sondermüll entsorgt wurden. Die Entwickler verkündeten, ihre Methode sei ein Quantensprung für das Seltenerd-Recycling.

Anders als der Name vermuten lässt, bezeichnet der Begriff „Seltene Erden“  Metalle, die besondere physikalische und chemische Eigenschaften haben. Dazu zählen etwa Scandium, Yttrium oder Lanthan. Diese Metalle werden in vielen Produkten verbaut, die für unsere moderne Welt unverzichtbar geworden sind. Man findet sie beispielsweise in Handys, Computerbildschirmen, Fernsehern oder Neon- und LED-Leuchten. Müssen solche Geräte entsorgt werden, fallen sogenannte Leuchtstoffabfälle an, in denen die Seltenen Erden enthalten sind.

Bisher gab es noch keine ausgereifte Methode zur Rückgewinnung dieser Wertstoffe im großen Stil. Und so werden Millionen Tonnen Elektroschrott Jahr für Jahr auf Deponien endgelagert, oft gerade in Dritte-Welt Ländern. Die dabei anfallenden Leuchtstoffabfälle müssen als gefährlicher Sondermüll untertage deponiert werden. Jeden Tag landen somit Seltene Erden im Wert von vielen Tausend Euro auf der Deponie. Das Recycling dieser Metalle stellt also ein zentrales Thema in Sachen Wirtschaftlichkeit, aber auch Nachhaltigkeit und Ressourcenmanagement dar. Sie sind verhältnismäßig teuer und außerhalb Chinas – dem Hauptexporteur – nur selten zu finden. Solche Wertstoffe wiederverwertbar zu machen würde Klima und Umwelt schonen und außerdem unabhängiger von Rohstoffimporten aus China machen. 

Genau das scheint Forschern der TU Bergakademie Freiberg nun gelungen zu sein. In Zusammenarbeit mit der Firma FNE Entsorgungsdienste Freiberg GmbH und der Firma NARVA Lichtquellen GmbH & Co. KG wollen sie eine Lösung für das Recycling-Problem bei Seltenen Erden entwickelt haben. Dank eines neuartigen Verfahrens, dem sogenannten SepSelsa-Verfahren (Separation Seltener Erden aus entsorgungspflichtigen Abfällen in Sachsen), soll es demnach jetzt möglich sein, Seltene Erden aus Leuchtstoffabfällen mit einfachen Mitteln in hochreiner Form zurückzugewinnen.

Prof. Martin Bertau, Direktor des Instituts für Technische Chemie und Entwicklungsleiter des SepSelsa-Verfahrens erklärt, die Besonderheit des Verfahrens liege darin, auf einfachstem Wege „sämtliche Leuchtstoffe unabhängig von ihren Seltenerdgehalten hin aufzuarbeiten“. Der Clou dabei sei, dass die Metalle in reiner Form voneinander isoliert würden – ohne unzählige Trennstufen, wie dies in der klassischen Seltenerd-Aufbereitung der Fall wäre.

Neben den Seltenen Erden können mit dem Verfahren auch viele andere Wertstoffe aus den Leuchtstoffabfällen recycelt werden. „Mit der erweiterten SepSelsa-Technologie lassen sich in einem einzigen Schritt sogar die hochquecksilberbelasteten Leuchtstoffe umweltfreundlich aufarbeiten. Das Quecksilber wird dabei hochrein zurückgewonnen“, betont Prof. Martin Bertau. Auch Materialien, die etwa für den Bau von Elektromotoren und damit für die Energiewende wichtig sind, können durch das neue Verfahren ohne großen Aufwand zurückgewonnen werden.

Das Verfahren wurde zunächst im Labor durchgeführt, mittlerweile kommt es jedoch bereits kommerziell zur Anwendung: Selterdenhaltige Abfälle aus der Leuchtmittelproduktion der Firma NARVA Lichtquellen gehen an die FNE Entsorgungsdienste GmbH. Das Unternehmen ist spezialisiert darauf, Wertstoffe aus Abfällen in Produktionskreisläufe zurückzuführen. Dort werden die seltenerdhaltigen Leuchtstoffe mithilfe des SepSelsa-Verfahrens aufbereitet und die so erzeugten Rohprodukte anschließend an die Firma NARVA zurückgeliefert. Damit ist der Stoffkreislauf geschlossen und die Seltenen Erden können von NARVA wieder für die Produktion von neuen Leuchtmitteln eingesetzt werden.

Die Anlage kann einige Tonnen Leuchtstoffabfälle im Jahr wiederverwerten und so mehrere Kilogramm der Seltenen Erden und anderer Wertstoffe zurückgewinnen. Es sei eines „der wenigen Verfahren, das den Sprung aus dem Labor in die industrielle Produktion geschafft hat und dabei gleichzeitig wirtschaftlich ist“, so Prof. Bertau. Für ihr neues Verfahren wurden die Entwickler vom Sächsischen Ministerium für Wissenschaft und Kunst sogar mit einem Preis ausgezeichnet. 

 

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