Besseres Recycling für LEDs

Licht emittierende Dioden (LEDs) stellen dank ihrer hohen Energieeffizienz die Zukunft der Beleuchtung dar und können der EU helfen, ihr Ziel einer kohlenstoffarmen Wirtschaft zu erreichen. Sie erfordern jedoch auch die Verwendung von seltenen Metallen. Dieser Herausforderung nahm sich ein EU-gefördertes Konsortium an und untersuchte den Ressourcenfluss im Laufe aller Phasen des Lebenszyklus von LED-Produkten.

Klimawandel und Umwelt

Industrielle Technologien

Das EU-geförderte Projekt CYCLED (Cycling resources embedded in systems containing light emitting diodes) wurde gegründet, um die effiziente Nutzung und das Recycling von Indium, Gallium, Seltenerdelementen (REE), also der Zielmetalle (TMS) zu optimieren, ohne dabei die gut etablierte Verwertungswege für Edelmetalle zu beeinträchtigen. Die Projektpartner untersuchten daher Möglichkeiten, knappe Metalle bei der Herstellung von LEDs zu sparen und die Lebensdauer von LED-Produkten zu erhöhen. Sie untersuchten auch Möglichkeiten, um LED-Design und -Konstruktion so zu verbessern, dass das Recycling der Zielmetalle von verbrauchten LED-Produkten möglich wird. Eine Toolbox wurde entwickelt, um das ressourceneffiziente Design von LED-Produkten zu unterstützen, indem diverse Werkzeuge für verschiedene Design-Stufen, vom technischen Entwurf bis zur Umweltprüfung bereitgestellt werden. Auch Geschäftsmodelle wurden entwickelt, um die entwickelten ressourcen- und energieeffizienten Demonstratoren zu valorisieren. Untersuchungen zu den Massenströmen der TM identifizierten Seltenerdelemente (REE) Yttrium und Lutetium zusammen mit Edelmetallen als die wichtigsten Elemente von weißen LEDs. Sie stellten ferner fest, dass das Recycling von Indium und Gallium bei der LED-Chip-Produktion gefördert werden sollte, während das Recycling dieser Metalle aus LED-Produkten aufgrund ihrer extrem geringen Konzentrationen in LED-Produkten und der daraus resultierenden sehr geringen Gesamtmengen in LED-Produkten weltweit weder rentabel noch notwendig ist. Die REE finden sich konzentriert in den Wandlern von weißen LEDs. Das Konsortium hat einen Weg gefunden, die Wandler von den LED-Chips zu trennen. Die Chips können mit den etablierten Wiederverwertungsmethoden verarbeitet werden, um insbesondere Edelmetalle und Kupfer zu recyceln. Nach einer Vorbehandlung, um die der organischen Teile zu entfernen, können REE von den Wandlern in einem bereits bestehenden Recyclingverfahren recycelt werden. Die Kosten-Nutzen-Analysen von verschiedenen End-of-Life-Optionen zeigten, dass das REE-Recycling nur für LED-Produkte rentabel sein kann, die nur extrem teure Lutetium-Wandler enthalten, während das in allen anderen Fällen in der Praxis kaum erreicht werden kann. Insgesamt erfordert das REE-Recycling zusätzliche Mittel, da die Recycler diesem Prozessweg nicht folgen werden. Diese Ergebnisse werden verwendet, um weiteren Forschungen eine Richtung zu geben und der Politik zu helfen, den relevanten Abfallstrom anzugehen, um die Ressourceneffizienz der LED-Beleuchtung zu erhöhen. Dies wird dazu beitragen, wertvolle Ressourcen für andere Technologien zu erhalten, etwa für die Solarenergie. Studien zu den wichtigsten Ausfallmechanismen von LED-Produkten werden es ermöglichen, Produkten eine längere Lebensdauer zu geben, um dadurch den Ressourcenverbrauch zu reduzieren. Die Ergebnisse aus den technischen und den End-of-Life-Untersuchungen wurden in vier Demonstratoren zu den folgenden Themen verwendet: Haus-/Umgebungsbeleuchtung, öffentliche Beleuchtung, industrielle Beleuchtung und Beleuchtung in rauen Umgebungen. Mit deren Hilfe wurde die Durchführbarkeit der Forschungsergebnisse gezeigt und das Wissen verbreitet. Die Geschäftsmodelle zur Unterstützung der erfolgreichen Vermarktung der Demonstrationsprodukte und ein generisches Geschäftsmodell stehen Herstellern von öko-innovativen Produkten zur Verfügung. Die Modelle, die Toolbox und die technischen Ansätze wurden in einem Öko-Innovationsrahmen als Leitfaden für Hersteller von LED-Produkten zusammengeführt. CYCLED wird den Weg in Richtung einer erfolgreichen kommerziellen Nutzung ressourceneffizienter Produkte ebnen, Arbeitsplätze schaffen und Europa eine führende Position im Bereich der LED-Technologie ermöglichen.

Schlüsselbegriffe

Leuchtdioden, CYCLED, Zielmetalle, Seltenerdmetalle, Yttrium, Lutetium, Abfallstrom

Cycling resources embedded in systems containing Light Emitting Diodes

Besseres Recycling für LEDs

Schlüsselbegriffe

Entdecken Sie Artikel in demselben Anwendungsbereich

Diese Seite teilen

Herunterladen