In besonders kleinen und feinverteilten Mengen kommen vor allem Edelmetalle und Seltene Erden vor. Nicht nur in Handys, auch in Funk-Etiketten oder Duschgel mit Nanosilber werden die Metalle in winzigsten Mengen eingesetzt. Doch bei den äußerst raren und teuren Edelmetallen oder Seltenen Erden ist künftig auch hier eine Rückgewinnung notwendig. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart arbeiten speziell für diese Rohstoffe an neuen Recyclingtechnologien und der Prozessintegration.
Vom unlöslichen Metall zum gelösten Ion
Die Wiederverwertung erfolgt in drei Schritten. Zunächst erfolgt die mikrobielle Erzlaugung, das Bioleaching. Dabei wandeln Mikroorganismen den unlöslichen Metallanteil aus Erzen, mit Metallsalzen getränkten Althölzern oder Verbrennungsschlacken zu wasserlöslichen Salzen um. Spezielle Polymere oder nachwachsende Rohstoffe wie Keratin oder Lignin binden dann selektiv diese gelösten Metalle oder Seltenen Erden. Mithilfe der Elektrophorese lassen sich diese Komplexe dann anschließend auftrennen und so können die wertvollen Rohstoffe isoliert und rückgewonnen werden.
„Es existieren zwar schon Methoden, um einzelne Metalle gezielt in einer Lösung anzureichern. Allerdings sind diese Verfahren in der Regel teuer und nicht universell einsetzbar“, berichtet Thomas Schiestel vom IGB. „Zum Schließen von Produktionskreisläufen ist hier die Entwicklung neuer Technologien notwendig, die einfach zu integrieren und flexibel auf verschiedene Gruppen von Metallen anwendbar sind“. Daran arbeiten die Forscher – mit Erfolg.
Keratin als Goldfänger
Im Labormaßstab konnten sie bereits zeigen, dass Mikroorganismen aus Metallspänen Ionen herauslösen und in Lösung bringen. Für den zweiten Schritt, die Anreicherung, wurden funktionelle Polymere mit Phosphonat-, Imidodiacetat- und Mercaptan-Gruppen synthetisiert, die über besonders hohe Affinität zu Silber, Kupfer, Neodym und dem Schwermetall Blei verfügen.
Den Forschern ist es auch gelungen, Keratin so zu modifizieren, dass es selektiv Gold mit hoher Kapazität bindet. Die gebundenen Metallionen können dann mit einer speziellen Elektrophorese abgetrennt werden. „Die bisherigen Versuche bestätigten die Machbarkeit einer Fraktionierung“, sagt Schiestel. Nun wollen die Forscher die bereits entwickelten Verfahren auf weitere Metalle übertragen. Hierbei stehen insbesondere andere Seltene Erden und Edelmetalle im Vordergrund.
Fraunhofer Magazin / Birgit Niesing
Stand: 10.05.2013
