Edelmetalle aus recycelten Elektronikabfällen rückgewinnen und wiederverwenden
Edelmetalle wie Gold, Palladium und Platin spielen eine entscheidende Rolle in der Weltwirtschaft. Außerdem sind sie relativ selten. „Diese Kombination aus Nachfrage und Knappheit birgt potenzielle Risiken für die zahlreichen Lieferketten, die von diesen Elementen abhängen“, sagt John Kwame Bediako, Forscher an der LUT School of Engineering Sciences in Finnland. Laut Bediako könnte eine mögliche Lösung an einem eher unwahrscheinlichen Ort zu finden sein: im Abfall. „Der häufige Austausch elektrischer und elektronischer Geräte hat zu einer wachsenden Menge an Elektroschrott geführt, dessen Edelmetallgehalt zunehmend jenen der natürlichen Erzlagerstätten übersteigt“, kommentiert er. Mit Unterstützung des Projekts IONIC BARRIER, das über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen finanziert wird, arbeitet Bediako an der Entwicklung von Verfahren zum Recycling von Elektroschrott, zur Rückgewinnung der darin enthaltenen wertvollen Elemente und zur Wiederaufbereitung dieser Metalle, um den wachsenden Industriebedarf zu decken. „Durch die Umstellung auf eine Kreislaufwirtschaft und die Verringerung der Abhängigkeit der EU von Rohstoffimporten wollen wir eine heimische Quelle wertvoller Rohstoffe für die europäische Fertigungs- und Hightech-Industrie schaffen“, fügt Bediako hinzu.
Ein innovatives Verfahren mit Ionenbarriere
Im Mittelpunkt des Projekts steht ein auf einer Ionenbarriere basierendes Verfahren zur Rückgewinnung von Edelmetallen aus Elektroschrott. „Wir haben die Eigenschaften und Vorteile der Adsorption und der Hydroxidausfällung und -kristallisation genutzt und Protokolle auf der Grundlage von ionischen Barrieren mit hohem internem pH-Wert für die Rückgewinnung bestimmter Metalle aus wässrigen Lösungen unter Verwendung von Polyelektrolytkomplexierung entwickelt“, so Bediako. Wie Bediako erklärt, werden die Verfahren in Form von Polyelektrolytkomplexkapseln eingesetzt, wobei die verschiedenen Kapseln unterschiedliche pH-Umgebungen aufweisen und auf die selektive Rückgewinnung eines bestimmten Edelmetalls ausgerichtet sind. „Die Kapseln, die über strategische Rückgewinnungsrouten eingesetzt werden, absorbieren im Wesentlichen Elemente aus weggeworfenen ausgelaugten Elektroabfällen und gewinnen sie zurück“, bemerkt Bediako. Bei der Prüfung der auf Polyelektrolytkomplex basierten Ionenbarrierekapseln gelang es den Forschenden, nahezu 100 % der adsorbierten Edelmetalle aus einer simulierten Lösung mit einem angesäuerten Thioharnstoff zu entfernen.
Europäische Kreislaufwirtschaft vorantreiben
Die projektintern geleistete Pionierarbeit könnte als Grundlage für künftige Forschungen zum Recycling von Elektroschrott und zur Rückgewinnung und Wiederverwendung der darin enthaltenen wichtigen Rohstoffe dienen. „Ich bin zuversichtlich, dass das in diesem Projekt entwickelte Verfahren der Ionenbarriere in naher Zukunft ein weithin akzeptiertes Verfahren sein wird, das eine Schlüsselrolle bei der Förderung der europäischen Kreislaufwirtschaft spielen wird“, schließt Bediako. Dazu hat Bediako auf zahlreichen Workshops, Seminaren und Konferenzen für das Projekt und seine Arbeit geworben und mehrere Artikel veröffentlicht, u. a. in den Zeitschriften „Chemical Engineering Journal“, „Chemosphere“ und „Chemical Engineering Science“. Zudem wurde er auf der International Conference on Challenges in Environmental Science and Engineering 2023 als bester Nachwuchswissenschaftler (mündliche Präsentation) ausgezeichnet. Derzeit bewirbt er sich um ein Stipendium des Europäischen Forschungsrats, um die im Rahmen des Projekts IONIC BARRIER erzielten Ergebnisse weiter voranzutreiben.
Schlüsselbegriffe
IONIC BARRIER, elektronische Geräte, Elektroschrott, Edelmetalle, Lieferketten, Recycling, Kreislaufwirtschaft, Rohstoffe