In gängigen Platinen, wie sie in Computern oder Smartphones benötigt werden, sind 40 Metalle verbaut. Einige dieser Metalle, wie Gold oder Kupfer, können relativ einfach durch Erhitzen im Ofen recycelt werden. Der überwiegende Teil landet jedoch als in der sogenannten ‚Schlacke‘. Diese Masse wird bestenfalls noch für den Straßenbau verwendet, oft landet sie direkt auf der Deponie. Seit 26 Jahren beschäftigt sich Professor Bernd Friedrich, Leiter des Instituts für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME) der RWTH, mit dem Recycling und der Kreislaufwirtschaft. Mit seinem Team arbeitet er an einem Verfahren, mit dem kritische Metalle zukünftig recycelt werden könnten. Diese Metalle sind von hoher wirtschaftlicher Bedeutung, selten oder stammen aus politisch instabilen Regionen, wodurch die Versorgung unsicher ist.
Tantal recyclen
Letzteres gilt etwa für Tantal. Das Metall stammt zu einem großen Teil aus der Demokratischen Republik Kongo, in dessen Osten Bürgerkrieg herrscht. Zudem wird Tantal auch aus China importiert. Das Metall wird beispielsweise in den Kondensatoren von 5G-Smartphones verbaut. Am Ende des Lebenszyklus eines Smartphones landet es mit mehr als 30 anderen Metallen in der ‚Schlacke‘. Ein deutschlandweites Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), das unter anderem von der RWTH koordiniert wird, könnte das ändern und Tantal recyclebar machen.
Die Forschenden haben sich dafür die Natur zum Vorbild genommen: Wenn sich mehr als 1.000 Grad heißes Magma sehr langsam abkühlt, bildet es Kristalle. „Was wir versuchen, ist, die Natur zu kopieren“, erläutert Friedrich. Die Schlacke wird dazu auf rund 1.400 Grad erhitzt, sodass sie dünnflüssig ist. Dann wird eine an der RWTH entwickelte Ofentechnik genutzt, um die Schlacke bei der Temperatur zu halten, mit verschiedenen Zusätzen, sogenannten Additiven, zu versehen und dann über Rinnen in eine Anlage zu bringen, in der die Schlacke nur sehr langsam abkühlt. „Bei dieser Abkühlung entstehen nun Kristalle, in denen sich die kritischen Metalle besonders wohlfühlen“, erläutert Bernd Friedrich. Diese Kristalle können jetzt in einem gesonderten Verfahren vom verbleibenden Restmaterial abgetrennt werden. Welche Additive sich besonders gut eignen und welches Verfahren der Abkühlung am geeignetsten ist, untersucht Joao Weiss aus dem Team von Professor Friedrich in seiner Doktorarbeit.
Transferprojekt soll kommen
Das so entwickelte Verfahren wenden die Aachener Forschenden derzeit neben dem Tantal auch bei Lithium an. Aktuell arbeiten sie daran, Effizienz und Skalierbarkeit des Verfahrens zu verbessern. Zwar zeigen sich die Forschenden zufrieden mit dem Zwischenstand, es sei jedoch noch ein weiter Weg bis zur praktischen wirtschaftlichen Umsetzung. Doch auch hier sind die Forschenden bereits aktiv geworden und werden in Kürze gemeinsam mit einem Partner aus der Industrie ein Transferprojekt beantragen.
