Lan-Tex: Innovative Textilien filtern Seltene Erden aus industriellen Prozesswässern

Das Projekt „Lan-Tex“ befasst sich mit dem Metall Lanthan, das beispielsweise in der Erdölraffination verwendet wird, und danach in hohem Maße in Prozessabwässern enthalten ist. Dieses Metall der Seltenen Erden kommt etwa bei der Herstellung von Elektronikartikeln, als Mischmetall zur Reinigung von Stahl oder in Hochleistungsmagneten zum Einsatz. Ziel ist es, Lanthan mit Hilfe von neuartigen Textilien aus den Prozessabwässern zu filtern und wiederzu­verwerten. 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.

Petrochemie als Rohstoffquelle

Industrielle Prozess- und Abwässer sind eine bedeu­tende Quelle für das Recycling von Rohstoffen. Beispielsweise erfolgt die Raffination von Erdöl zu hochwertigen Erd­ölfraktionen heutzutage fast ausschließlich nach dem sogenannten FCC-Verfahren, dem „Fluid Catalytic Cracking“. Dabei werden bestimmte Katalysatoren in großen Mengen verwendet, die unter anderem einen hohen Anteil Lanthan enthalten. Der weltweite Bedarf an solchen FCC-Katalysatoren beträgt derzeit etwa 1.000 Tonnen pro Tag – daraus ergibt sich ein Jahresbedarf von etwa 10.000 Tonnen Lanthan. Bei der Herstellung dieser Katalysatoren fallen erhebliche Mengen Lanthan-haltiger Prozesswässer an.

Pilotanlage für den Praxistest

„Lan-Tex“ erprobt textile Materialien mit metallbindenden Polyelektrolyten im industriellen Maßstab.

Klaus Opwis, DTNW, Krefeld

Doch mit klassischen Verfahren lohnte sich die Aufbereitung dieser Lanthan-haltigen Prozesswässer aus der Katalysatorherstellung bisher nicht, weil es schwierig ist, bestimmte Metalle ganz gezielt herauszufiltern. Die Abwässer enthalten Aluminium-Ionen. Diese verhindern eine qualitativ und ökonomisch vertretbare Abtrennung und Aufarbeitung des begehrten Lanthans. Ziel des Forschungsprojekts ist es deshalb, ein innovatives Textil, ein Adsorbertextil, zu entwickeln, mit dem Lanthan aus den Rückständen der FCC-Katalysatorherstellung gezielt
herausgefiltert werden soll. Die Basis für dieses Textil bilden Polyelektrolyte. Ob dieses Verfahren praxistauglich ist, soll in einer Pilotanlage an realen Prozesswässern getestet werden.

Bislang wird der Großteil der Seltenen Erden, die in der angeschlossenen Abwasserbehandlung anfallen, unspezifisch gefällt und entsorgt – ein Recycling findet nicht statt. Dementsprechend hoch ist das Interesse der Industrie, innovative Recyclingstrategien zu entwickeln.

Lanthan aus Prozesswässern

Grundlegende Vorabuntersuchungen am Deutschen Textilforschungszentrum Nord-West (DTNW) haben ergeben, dass sich speziell ausgerüstete Adsorber-Textilien auf der Basis von funktionalisierten Polyelektrolyten zur Rückgewinnung Seltener Erden aus Prozesswässern eignen. Die Prozesswässer werden über die entsprechenden Textilien in Filterständen geleitet. Eine permanente Ausrüstung von Polyesterfasern mit unterschiedlichen Polyelektrolyten soll die Abscheidung von Lanthan aus entsprechenden Wässern im leicht sauren bis neutralen pH-Wert-Bereich ermöglichen. Das am Textil gebundene Metall lässt sich nachfolgend durch eine saure Spülung einfach aufkonzentrieren. So wird es möglich, das textile Filtermaterial anschließend wiederzuverwenden.

Durch eine weiterführende chemische Veränderung der Polyelektrolyte soll eine drastisch erhöhte Selektivität gegenüber Aluminium-Ionen erzielt werden, so dass Lanthan und Aluminium gezielt voneinander getrennt werden können. Neben dem offensichtlichen volkswirtschaftlichen Nutzen und den ökologischen Aspekten bietet das Projekt die Chance, entlang der gesamten Wertschöpfungskette neue beziehungsweise weitere Geschäftsfelder zu eröffnen, etwa bei der Textilherstellung und im Anlagenbau.

Neben den Forschern des Deutschen Textilforschungszentrums sind an „Lan-Tex“ vier weitere Partner aus der Wirtschaft beteiligt, mit Expertisen in Textilherstellung und Verfahrenstechnik.