Elektronikschrott

US-Forscher haben einen neuen Ansatz entwickelt, um Seltenerdmetalle im Milligrammbereich aus Elektronikschrott zurückzugewinnen. Dabei handelt es sich um ein relativ einfaches elektrochemisches Verfahren.

Neuer Verfahrensansatz zur Rückgewinnung von Seltenerdmetallen


Seltenerdmetalle stecken heutzutage in vielen Geräten – von Smartphones bis zu Plasmabildschirmen. In der Regel sind sie sehr verstreut und nur in kleinen Mengen vorhanden, was ihre Rückgewinnung schwierig macht. Forscher der Yale University haben aber nun eine relativ simple Lösung gefunden.

Das Forscherteam um die Assistenzprofessorin für Chemie- und Umwelttechnik, Desiree Plata, hat dazu eine elektrochemische Abscheidevorrichtung entwickelt. Um verschiedene Elemente aus dem Elektronikschrott zu trennen, werden Filter aus Kohlenstoff-Nanoröhren verwendet.

Durch das Anlegen unterschiedlicher Spannungen können die Forscher damit Metalle auf der Grundlage des jeweiligen Elektronengewinnungspotenzials des Materials separieren. Dieses Phänomen ist in der Physik und Chemie als Reduktion bekannt. Damit wird ein Vorgang bezeichnet, bei dem ein chemisches Element oder eine chemische Verbindung Elektronen aufnimmt, die von einer anderen Substanz abgegeben werden.

Prozess ist geeignet für sehr geringe Konzentrationen von Metall

Mit einer niedrigeren Spannung lassen sich beispielsweise Massenmetalle wie Kupfer und Nickel sammeln. Seltenerdmetalle benötigen dafür eine höhere Spannung. In einem Versuch wurden Kupfer und das Schwermetall Europium, das unter anderem in Plasmabildschirmen eingesetzt wird, miteinander vermischt und in die Filtrationseinheit gepumpt.

Durch das Anlegen einer Niederspannung zur Auswahl von Kupfer und die Verdoppelung der Spannung zur Auswahl von Europium konnten die Forscher die beiden Metalle trennen und zurückgewinnen. Für die Trennung der Metalle wird laut Plata auch die Löslichkeit des Metalls in Wasser genutzt.

Einen ähnlichen Prozess gibt es bereits, der insbesondere für die Kupferraffination eingesetzt wird. Dieser als Electrowinning bezeichnete Prozess nehme aber viel Platz in Anspruch und funktioniere nicht bei jenen Abfallströmen, die Plata und ihr Team im Visier haben. Die im Yale-Labor entwickelte Methode kann laut Plata nur in einem so kleinen Maßstab arbeiten, weil Kohlenstoff-Nanoröhrenfilter verwendet werden. Diese würden über sehr hohe Oberflächenbereiche verfügen, in denen sich geringe Konzentrationen von Metallen sammeln können.


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Nächster Schritt ist Erprobung im Pilotmaßstab

Mit dieser Abscheideeinrichtung könnte ein ganzer Schatz an wirtschaftlich wichtigen Seltenerdmetallen gehoben werden, ist sich Plata sicher. Ein Smartphone beispielsweise enthält mehrere Typen von Seltenerdmetall. Eines der bekanntesten ist Neodym, das in vielen elektronischen Geräten und Windkraftanlagen für Permanentmagnete verwendet wird.

Das Wissenschaftlerteam ist in der Lage gewesen, einige Milligramm des Neodyms aus Smartphone-Magneten herauszuholen. In denselben Geräten sind auch Terbium, Europium und die Massenmetalle Eisen und Kupfer verbaut.

Der nächste Schritt bei der Entwicklung der Technologie ist die Erprobung im Pilotmaßstab. Die Wissenschaftler wollen damit prüfen, um zu sehen, ob ihre Methode auch für größere Anwendungen geeignet ist.

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