gagendta+: Aus elektronischen Altgeräten entstehen wieder Hightech-Metalle

Elektro- und Elektronikaltgeräte als Ressource seltener Rohstoffe: Das Projekt „gagendta+“ zielt mit seinem Vorhaben auf die Versorgungssicherheit von Gallium, Germanium, Neodym und Tantal. In einem modular aufgebauten Prozess löst es die wichtigen Technologiemetalle aus Elektroschrott heraus und führt sie in den Stoffkreislauf zurück. Das Projekt wird im Rahmen der Fördermaßnahme „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ gefördert. „r4“ sichert Hightech-Ressourcen und damit Zukunft.

Recycling in Varianten

Abfallströme wie Elektro- und Elektronikaltgeräte, kurz EAG, bieten große Chancen für das Recycling nahezu aller relevanten Metalle – doch ihr Potenzial wird nach heutigem Stand bei weitem nicht ausgeschöpft. Das Projekt befasst sich deshalb mit den Zielmetallen Gallium, Germanium, Neodym und Tantal – aus der Kurzbezeichnung dieser Elemente ergibt sich der Titel des Vorhabens: „gagendta+“. Mit unterschiedlichen Verfahren sollen diese nacheinander aufkonzentriert und schließlich zurückgewonnen werden – in Reinmetallform, als Legierung oder, entsprechend der gewünschten Verwendung, als sonstige definierte chemische Verbindung.

Die genannten Metalle werden oftmals zusammen mit Dysprosium, Indium, Praseodym und Yttrium eingesetzt, die als Begleitmetalle deshalb ebenfalls betrachtet werden – dafür steht das Plus hinter gagendta. Alle diese acht Metalle haben End-of-Life-Recyclingraten, beispielsweise aus Elektronikaltgeräten, von unter einem Prozent.

Leiterplatte

Auf bestückten Leiterplatten finden sich Tantal enthaltende Polymerchip-Kondensatoren. Diese will „gagendta+“ zurückgewinnen.

Fraunhofer UMSICHT

Dezentrale Rückgewinnung

Durch den dezentralen Ansatz sollen die Recyclingraten dieser Hochtechnologiemetalle signifikant erhöht werden, ohne die bestehenden Verwertungswege für Massen- und Edelmetalle zu beeinflussen. Als Quelle dafür dienen gemischte EAG der Sammelgruppen 3 (Bildschirme, Monitore und TV-Geräte) und 5 (Haushaltskleingeräte, Informations- und Telekommunikationsgeräte, Geräte der Unterhaltungselektronik, elektrische und elektronische Werkzeuge, Spielzeuge, Sport- und Freizeitgeräte, Medizinprodukte, Überwachungs- und Kontrollinstrumente).

Zu Beginn des Projekts wird die EAG-Aufbereitungsanlage des Projektpartners „ALBA Electronics Recycling GmbH“ daraufhin untersucht, in welchen bestehenden Output-Fraktionen die Zielmetalle bevorzugt zu finden sind und in welchen man sie anreichern könnte. Der zweite Schritt enthält die Vorbehandlung ausgewählter Stoffströme für die anschließende thermochemische Stofftrennung (Pyrolyse). Für diese Stofftrennung wird ein Pyrolyse-Reaktor entwickelt, der es nicht nur ermöglicht, die Zielmetalle freizulegen, sondern auch hochwertige Öle und Gase zu produzieren, die ebenfalls genutzt werden können. In einem abschließenden Schritt werden die Metalle elementspezifisch mittels Biosorption, Biofällung und Elektrolyse fraktioniert und gediegen oder als Legierung zurückgewonnen.

Energieautarke Prozesskette

Angestrebt wird eine vollständige Verwertung aller Nebenprodukte – so sollen beispielsweise die flüssigen und gasförmigen Produkte, die bei der thermochemischen Stofftrennung entstehen, dafür genutzt werden, die Prozesskette mit Strom und Wärme zu versorgen. Auf diese Weise kann ein Großteil der Kette energieautark betrieben und der dezentrale Betrieb erheblich unterstützt werden.

Zusätzlich wird die gesamte Prozesskette hinsichtlich ökologischer, ökonomischer und sozialer Aspekte bewertet und einer konventionellen Gewinnung aus Erzen gegenübergestellt.

Das Entwicklungsvorhaben ist in sieben Arbeitspakete mit entsprechenden Teilarbeitspaketen aufgeteilt, die von insgesamt neun Forschungspartnern aus Industrie und Forschung bearbeitet werden.