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Removing the waste streams from the primary Aluminium production and other metal sectors in Europe

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Aluminiumverarbeitung erstrahlt in neuem Glanz

Forschende führen Technologien zur Aufwertung von Bauxitrückständen – dem Nebenprodukt der Aluminiumherstellung – vor, damit sie nicht mehr als Abfall entsorgt werden müssen.

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Aluminium ist ein praktischer und sehr gefragter Werkstoff, der häufig in Stromleitungen, Haushaltsgeräten, Unterhaltungselektronik, Flugzeugbauteilen, Elektrofahrzeugen und modernen Gebäuden eingesetzt wird. Die Liste der Komponenten, in denen sich das Material bewährt, wird immer länger. Trotz seines enormen Werts ist bei der Herstellung dieses leichten, aber dennoch starken und korrosionsbeständigen silberfarbenen Metalls ein enormes Hindernis vorhanden: Rotschlamm, auch bekannt als Bauxitrückstände.

Wie die Rotschlammhalde wächst

Bauxitrückstände stellen eine ätzende Mischung aus verschiedenen Oxidverbindungen mit Silizium, Eisen, Aluminium, Kalzium, Titan und Natrium dar. Sie enthalten häufig Fragmente von Seltenen Erden und sind ein Industrieabfall, der bei der Verarbeitung zu Aluminiumoxid nach dem Bayer-Verfahren anfällt. Und es werden immer mehr. „Wie der Name schon sagt, sind Bauxitrückstände das, was nach der Aufbereitung des Bauxiterzes zur Aluminiumoxidgewinnung übrig bleibt. Das gewonnene Aluminiumoxid wird dann in der Primärerzeugung von Aluminium verwendet“, erklärt Efthymios Balomenos, leitender Berater beim griechischen Energie- und Aluminiumunternehmen MYTILINEOS. Die Menge des erzeugten Abfalls ist überwältigend. „Wir benötigen etwa 2 Tonnen Aluminiumoxid, um 1 Tonne metallisches Aluminium herzustellen. Bei der Herstellung einer Tonne Aluminiumoxid fallen in Europa durchschnittlich 0,8 Tonnen Bauxitrückstände an.“ Um die Menge der anfallenden Abfälle abzuschätzen, muss man bedenken, dass in Europa jedes Jahr etwa 4 Millionen Tonnen Aluminium produziert werden, was nur 8 % der weltweiten Produktion entspricht. „Es ist nun offensichtlich, wie sich Bauxitrückstände anhäufen, da nur 3 % davon als Rohstoff wiederverwendet werden“, fügt Balomenos hinzu.

Technologien zur Beseitigung der Abfallströme

Balomenos koordiniert das EU-finanzierte Projekt RemovAL, das sein Unternehmen seit 2018 durchführt. RemovAL soll bestimmte Technologien bündeln, die dazu beitragen, Bauxitrückstände in wertvolle Produkte und Rohstoffe umzuwandeln, und sie im industriellen Maßstab umsetzen. Der nächste Schritt besteht darin, sie in nachhaltigen Fließschemata zu kombinieren, die eine vollständige Verwertung von Bauxitrückständen in bestimmten Aluminiumoxidanlagen mit einem Abfallaufkommen nahe Null ermöglichen. „Was uns von anderen Initiativen unterscheidet, ist, dass wir nicht nur dazu beitragen, die technologische Reife von Lösungen für die Aluminiumverarbeitung voranzutreiben, sondern auch erste Schritte zur Gestaltung neuer industrieller Ökosysteme und Wertschöpfungsketten rund um die Wiederverwendung von Bauxitrückständen unternehmen“, erklärt Balomenos. Die Versuche der Forschenden, Technologien zur Behandlung von Bauxitrückständen zu demonstrieren, waren bisher lohnenswert. In einer Pilotanlage von MYTILINEOS und anschließend in einer anderen Raffinerie in Irland demonstrierten Forschende ein neues Verfahren zur Behandlung von Rückständen, mit dem die Alkalikonzentration in Bauxitrückständen gesenkt und der Natriumoxidgehalt unter 0,5 Gew.-% gehalten werden kann. Damit eröffnet sich eine Vielzahl neuer Anwendungen, die die Möglichkeit bieten, verarbeitete Bauxitrückstände zu verwenden. Gemeinsam mit anderen industriellen Nebenprodukten wurden Bauxitrückstände zur Herstellung eines stabilen und sicheren Substrats für den Straßenbau eingesetzt, wie in einer Pilotanwendung in Irland gezeigt wurde. Leichte Zuschlagstoffe und Hochleistungsbindemittel für Gebäude sind weitere interessante Verwendungsmöglichkeiten für Bauxitrückstände. In einer Pilotanlage in Deutschland wurde die Herstellung von leichten Zuschlagstoffen aus Bauxitrückständen demonstriert, während an der Universität KU Leuven ein neues hochfestes Bindemittel entwickelt wurde. In Norwegen wollen die Forschenden die Herstellung einer Ferrosiliziumlegierung durch Erhitzen von Bauxitrückständen und anderen industriellen Nebenprodukten aus der Primärerzeugung von Aluminium, wie z. B. verbrauchte Tiegelauskleidungen, in einem elektrischen Lichtbogenofen skalieren. Die Schlacke aus diesem Prozess wird in hydrometallurgischen Pilotanlagen des Projekts in Griechenland und Deutschland zur Gewinnung von Aluminium- und Titanoxiden sowie kritischen Rohstoffen wie Scandium und Gallium verwendet. RemovAL bietet einen nachhaltigen Weg zur Verwertung von Bauxitrückständen und anderen industriellen Nebenprodukten aus seinen Pilotanlagen, wobei die Abfalleigenschaften, die Logistik und das Potenzial für Symbiosen mit anderen nahe gelegenen Anlagen berücksichtigt werden. „Langfristig wollen wir eine 100-prozentige Wiederverwendung von Bauxitrückständen erreichen, was dem Schutz der Umwelt und von Ressourcen erheblich zugutekommt. Die in Europa angesiedelte Produktion kritischer Rohstoffe wie Scandium und Gallium ist ein zusätzlicher Bonus“, so Balomenos abschließend.

Schlüsselbegriffe

RemovAL, Bauxitrückstände, Rotschlamm, Aluminiumoxid, Aluminiumherstellung, Pilotanlage, MYTILINEOS

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26 Januar 2021