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SnST-550A, Votechnik und Oscilla: Wie sehr setzt Elektro(nik)-Recycling auf Innovationen?

„Elektrogeräte werden immer leichter, kleiner und enthalten immer weniger Edelmetalle; außerdem werde die Lebensdauer der Geräte verbessert“, klagte Jean Cox-Kearns, Direktorin der Konformitätsabteilung bei Dell Global Takeback. Die Recyclingwirtschaft müsse daher ihre Anstrengungen für Innovationen verstärken. Ob das der Fall ist, beleuchtete eine Reihe von Vorträgen auf dem 14. Internationalen Elektronik-Recycling Kongress in Salzburg.

Eine „bahnbrechende Technologie“ zur Rückgewinnung strategischer Metalle aus Industrieabfällen präsentierte Farouk Tedjar von Recupyl SAS aus Frankreich. Ihre Vorgehensweise unterscheide sich von herkömmlichen Techniken wie thermischer Behandlung oder Methoden aus der Hydro- oder Biometallurgie. Das neue Verfahren basiert auf Hydrolyse, verwendet aber verschiedene aktive eutektische Mischungen bei niedrigen Schmelztemperaturen. Werden deren Bedingungen variiert, lassen sich die zu gewinnenden Metalle selektiv auslaugen. Speziell das Leaching von Gold lässt sich bei 60 Grad Celsius ohne Einsatz von Zyanid oder Königswasser in rund fünf Stunden bewerkstelligen. Die angegebenen Vorteile des innovativen Verfahrens liegen nicht nur darin, dass es bei gemischten Abfällen angewandt werden kann, die neben Metallen auch Polymere und Keramik enthalten. Sondern es besticht zudem durch Wiederverwendbarkeit der Iono-Lösungsmittel, hohe Beständigkeit, geringe Giftigkeit, eine große Temperaturspanne und fehlende Emissionen.

SnST-550A und UW-700

„Tin Stripping“ – das Herauslösen von Zinn – heißt eine in Taiwan, USA und China zum Patent angemeldete  Methode zur Rückgewinnung von Metallen. Das dafür entwickelte SnST-550A- Additiv, erklärte Hsiao-Kang Ma von der National Taiwan University, besteht zu kleiner zehn Prozent aus Tensid, kleiner 20 Prozent aus Metall-Hemmstoff und zu über 80 Prozent aus Wasser. Eingelegt in dieses Additiv, lassen sich Zinnbeläge auf Kupfer innerhalb von zwei Minuten ablösen oder Lötstellen aus Zinn auf Leiterplatten binnen 40 Minuten auflösen.

In ähnlicher Weise arbeitet die UW-700 Electrolyte Gold Stripping-Methode. Auch hierbei wird der Einsatz von Königswasser oder Zyanid vermieden. Die Vorteile liegen in einer schnellen Reinigung zu sehr geringen Kosten, einer vergleichsweise hohen Gold-Konzentration von fünf bis sieben Gramm pro Liter und dem völligen Verzicht auf die Notwendigkeit einer Abwasserbehandlung. Das Verfahren ist in Taiwan bereits patentiert und in den USA und China dazu angemeldet.

Wie Professor Ma bilanzierte, lassen sich aus einer Tonne an Handy-Leiterplatinen rund 400 Gramm Gold, 2,3 Kilogramm Silber, 150 Kilogramm Kupfer und 80 Kilogramm Zinn gewinnen. Der Kaufpreis liegt bei 4.000 bis 5.000 US-Dollar, der Rückgewinnungswert hingegen bei 20.000 US-Dollar. Ähnlich enthält eine Tonne an PC-Motherboards gut 300 Gramm Gold, ein Kilogramm Silber, 72 Kilogramm Kupfer und 120 Kilogramm Zinn. Der Kaufpreis beträgt 3.000 bis 3.700 US-Dollar, der Rückgewinnungswert circa 15.000 US-Dollar.

Bis zum letzten „Tropfen“

Wie man „den letzten Tropfen an Wert“ an Edelmetallen aus Abfällen herausholt, erläuterte Sophie Purser von Phosphonics. Das britische Unternehmen bietet seinen Kunden eine Reihe Silizium-basierter Agenzien an, um Metalle aus Schlämmen oder aus dem Festbett zu separieren. Mit diesen Verfahren soll die Rückgewinnung von Elementen der Platin-Metall-Gruppe in der Größe von 1.000 parts per million (ppm) und kleiner ökonomisch möglich sein. So soll beispielsweise Salpetersäure nach einer Silberveredelung bei einem jährlichen Volumen von 30.000 Litern noch 60 ppm Platin und 200 ppm Palladium enthalten, die fast vollständig gewonnen werden können. In ähnlicher Weise können 20.000 Litern Schwefelsäure aus der Veredelung 60 ppm Platin und zehn ppm Palladium zu 98 Prozent entzogen werden.

LCDs: 100 bis 150 Schrauben

Votechnik ist ein mit 1,6 Millionen Euro subventioniertes Pilotprojekt mit dem Ziel, einen Maschinen-Prototyp zum automatisierten Zerlegen von LCD-Bildschirmen zu entwickeln. Wie Lisa O`Donoghue, Geschäftsführerin der irischen ALR Innovations, verdeutlichte, muss am Ende des Projekts ein Recyclingprozess stehen, der besonderen Wert auf die Vorgaben für Quecksilber, fluoreszierende Beschichtungen und Indium-Zinn-Oxide legt.

Zurzeit demontiert die Mehrheit der Recyclingunternehmen Alt-Monitore mechanisch, um Leiterplatine, Befestigungsrahmen, Abdeckungen, Leuchtstoffröhren, Glasscheiben mit Flüssigkristallen, Filterteile und 100 bis 150 Schrauben zu trennen. Das erfordert für einen 80-Zentimeter-Bildschirm 13 bis 20 Minuten Arbeitszeit oder ergibt drei bis vier demontierte Bildschirme pro Stunde, was dazu geführt hat, dass viele LCD-Bildschirme in Europa aus ökonomischen Gründen bei den Entsorgern zwischengelagert werden. Das Votechnik-Projekt wurde ins Leben gerufen, um eine effektivere Recyclinglösung zu finden.

36 Geräte pro Stunde

Der bis jetzt entwickelte Prototyp zur automatischen Behandlung von LCDs besteht im Wesentlichen aus zwei Modulen. Im ersten wird das Gerät auf ein Band gelegt, vermessen sowie die Grundplatte und die Diffusionsfolie separiert. Im zweiten Modul werden diese Teile entfernt, desgleichen die Kathodenröhre, schließlich das Quecksilber gespeichert und das Gehäuse ausgeworfen. Der Prototyp dieser Anlage zerlegte erfolgreich zehn Monate an der Universität von Limerick Geräte mit einer Kapazität von 36 Stück pro Stunde. Allerdings wurden dabei vorwiegend 80-Zentimeter-Bildschirme behandelt. Außerdem trennt und sortiert die Anlage die Materialien lediglich. Über das weitere Recycling haben sich die Forscher noch keine Gedanken gemacht: Auf Anfrage musste Lisa O`Donoghue zugeben, dass die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens erst noch untersucht werden muss. Das wird nicht ganz einfach sein, sollen doch unterschiedliche Interessengruppen berücksichtigt werden. So erfordert die WEEE-Gesetzgebung das Entfernen und die Sicherung der belasteten Bestandteile, während die Industrie auf einen möglichst hohen Durchsatz an Wertstoffen hofft. Aktuell rechnen die Entwickler mit einem Durchsatz von 166.400 LCDs pro Jahr und der Erfassung von 8.000 Gramm Quecksilber sowie 3.000 Gramm Flüssigkristallen.

Ohne Verbrennung, Zyanid oder Elektrolyse

Ausschließlich auf NE-Metalle zielt der Gewinnungsprozess ab, den Ekin Kis von der Emak Refining and Recycling Systems Co. mit Sitz in der Türkei vorstellte. Das Verfahren verzichtet auf die reine Anwendung von Verbrennung, Zyanid oder Elektrolyse. Die wichtigsten Stufen sind – nach der mechanischen Separation – die pyro-metallurgische, die elektro-metallurgische, die Edelmetall- und die Flüssigkeiten-Behandlung. Mithilfe der beiden metallurgischen Methoden lässt sich aus dem Nicht-Eisenmaterial schließlich kathodisches Kupfer gewinnen. Die Edelmetall-Behandlung ergibt hochverdichtetes Material sowie einen Schlamm mit Metallen der Platin-Gruppe; durch weitere Raffinade lassen sich die entsprechenden Elemente separieren. Das Flüssigkeiten-Verfahren schließlich erzeugt zusätzlich Kupferschlamm. Mit dieser mehrstufigen Behandlungsmethode, so  Ekin Kis, sollen sich pro Tag aus fünf Tonnen Material 750 bis 1.250 Gramm Gold, 900 bis 2.300 Gramm Silber, 150 bis 550 Gramm Platinum-Metalle und 750 bis 1.250 Kilogramm reines Kupfer gewinnen lassen – natürlich abhängig vom Input-Material. Die Kosten für Chemikalien, die im Gesamtprozess eingesetzt werden, belaufen sich auf 460 Euro, der Energieverbrauch auf knapp 87 Euro zur Behandlung von einer Tonne an Leiterplatten.

Eine „maximale Wiederverwertungsquote“

Die Vorteile einer Anlage, die mit Plasmalichtbogen arbeitet, skizzierte Tim Johnson von der britischen Tetronics International. Durch diese Technologie bleiben wertvolle, für die Industrie wichtige Ressourcen erhalten, und das bei „geringsten Investitions- und Betriebskosten im vergleichsweise kleinen betriebswirtschaftlichen Maßstab“.

Plasma ist im Gegensatz zur Verbrennung eine einfach zu kontrollierende Wärmequelle; zudem zerstört das Verfahren gefährliche Stoffe im Abfall bis zu 99,9999 Prozent. Das Plasmalichtbogen-Verfahren kommt mit signifikant weniger Energie aus und produziert weniger Treibhausgase als die Primärproduktion von Platin-Gruppen-Metallen. Und die Anlage bietet nach Tim Johnsons Ansicht mit 98 Prozent die maximale Wiederverwertungsquote für strategische Materialien wie Gold, Silber, Palladium, Kupfer, Eisen und Zinn – seiner Meinung nach mehr als alle anderen Prozesse.

Foto: O. Kürth

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Fast 100 Prozent ABS und PS

Wie sehen unter der neuen WEEE-Richtlinie die Anforderungen an wieder verkäufliche Kunststoffe aus? Fragte Rainer Koehnlechner von der deutschen Hamos GmbH. Gut 60 Kunststoffe sind in Elektro(nik)-Geräten verarbeitet. Die wieder verkäuflichen Materialien sind Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) und Polycarbonate (PC): Ihr Anteil an WEEE beträgt 50 bis 55 Prozent; die restlichen Anteile stehen – abgesehen von Polypropylen (PP) – zur  Verbrennung an. Konkurrenzfähige Recyclingkunststoffe für den Markt müssen laut Koehnlechner über 98 Prozent sortenrein sein, dürfen nur geringe Anteile an anderem Plastik, Holz, Metall, Staub und Feuchtigkeit enthalten, sollten weniger als 0,2 Prozent Elastomere an Beimischung haben, müssen hinsichtlich Brom und Cadmium RoHS-konform sein und nicht größer als zehn Millimeter. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, schlägt der Experte ein mehrstufiges Verfahren vor.

Dabei erfolgt nach verschiedenen Vorsortierungen eine sogenannte „Sink-Float Separation“ in Salzlösung. Da bromiertes Plastik eine höhere Dichte aufweist, sinkt es in der Lösung, zusammen mit PVC, Kunststoffverfüllungen, Metallen und Platinen. Hingegen gehen PE, PP, ABS und PS nicht unter. Bei weiterer Verdünnung der Lauge treiben PE und PP weiterhin an der Oberfläche, während PS, ABS und PP20 zu Boden sinken. Nach zwei weiteren Schritten – einer NRI-Analyse auf Holz und Metalle und einer elektrostatischen Trennung der Kunststoffe – sind ABS, PS, PP sowie Reststoffe voreinander getrennt. Durch dieses Verfahren sind nach Darstellung von Rainer Koehnlechner annähernd 100 Prozent an ABS und PS inklusive der schwarzfarbigen Anteile aus gemischten Fraktionen wiederzugewinnen.

XRF: Gleicher Input, anderer Output

Die Möglichkeiten neuer Sortierungen durch Röntgenstrahlen-Fluoreszenz (XRF) stellte Manuela Suttnick von der österreichischen BT-Wolfgang Binder GmbH vor. Am Beispiel des von Maschinen- und Anlagenhersteller vertriebenen „Redwave“ demonstrierte sie, wie aus dem gleichen WEEE-Material je nach Vorgabe bis zu 92 Prozent Materialanteil Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder bis zu 89 Prozent Materialanteil Polycarbonate (PC) separiert werden können. Als weitere, neu hinzu gekommene Anwendungsmöglichkeiten bietet die Redwave-Anlage die Separation von Glas aus Röhrenmonitoren, von Metallen aus gemischten Materialien, von mehreren Edelmetallen Schritt für Schritt oder von bromierten, entzündungshemmenden Kunststoffen aus Plastikmischfraktionen. Somit ist nach Ansicht von  Manuela Suttnick die Redwave XRF-Technologie in der Lage, eine mitlaufende, qualitative und teil-quantitative Analyse eines jedes Materialteils zu erstellen – für unterschiedliche Anwendungen, bei verschiedenen Korngrößen und einer Kapazität von bis zu zwölf Tonnen pro Stunde.

Für 0,5 bis 300 Millimeter

Um die beste Stofftrennung bei Elektroschrott zu erreichen, sollte  das Material in kleine bis feine Partikel vor allem in der Größe zwischen fünf bis zehn Millimeter geschreddert werden. Lautete das Credo Olaf Drusches von der deutschen Jöst GmbH + Co. KG, der die unterschiedlichen Maschinen seines Unternehmens vorstellte.

So den „AirVibe“, der inhomogene, vermischte Materialien unterschiedlichster Herkunft zwischen 20 und 300 Millimetern verarbeitet. Den „Zick-Zack-Separator“ – spezialisiert auf Größen zwischen zwei und 80 Millimetern – zur Säuberung von zerkleinertem Metallschrott aus Haushaltungen, Gewerbe und Industrie, zum Entfernen von Polyurethan (PUR) aus zerkleinerten Kühlgeräten, zur Aussonderung von EBS und zum Entfernen von Steinen aus Reifengranulat. Und den „AirTable“ für Materialien bis zu 20 Millimetern, der am besten für die Trennung des Kupfers aus ummantelten Kabeln geeignet ist. Zur Sichtung des Materials bietet das Unternehmen unterschiedliche Ausrüstungen an, unter anderem den „Stabrofix“ und „Topspin“ für Größen von drei bis 300 Millimetern und den „Oscilla“ für Größen bis zu vier Millimetern. Diese Maschine ist auch bestens für klebrige, inhomogene und feuchte Materialien geeignet.

Fokus auf Automatisierung

Den Maschinen- und Anlagenpark der nordamerikanischen MSS Inc. präsentierte Felix A. Hottenstein. Sein Hauptaugenmerk lag dabei auf automatisierten Systemen zur Sortierung von Rohstoffen. Hier müssen sich folgende Abläufe aneinander anschließen: Der Freisetzung durch das Schreddern folgt die Bemessung, das Aussondern der Feinstoffe, die Separierung leichter und schwerer Materialien im Windsichter, das Entfernen von Eisenmetallen durch Magnete, die Vortrennung von Nicht-Eisen-Metallen per Wirbelstrom, das gleichmäßige Verteilen des ein-schichtigen Materials und schließlich die optische Sortierung durch MSS-Anlagenkomponenten wie L-Vis, Cirrus oder MetalSort.

In vier Stufen

Ein anderes, vierstufiges Verfahren zur Trennung der Bestandteile von Elektroabfällen führte Chris Slijkhuis von der österreichischen Müller-Guttenbrunn GmbH vor. Die erste Stufe umfasst die Säuberung durch Zertrümmern mithilfe einer Trommel, womit unter anderem Gefahrstoffe, große Kondensatoren und Batterien ausgesondert werden. Nachgeordnet wird ein Shredder aktiv, dessen 500-Kilowatt-Aggregate pro Jahr 80.000 Tonnen an Eisenmetallen für die Walzwerke produzieren. Das anschließende Modul zur Behandlung von NE-Metallen lässt sich für diverse Zwecke auf unterschiedliche Bedingungen wie Größe, Dichte, Farb- oder Sensor-Erkennung sowie trockene oder nasse Techniken umstellen. Die NE-Metalle wie Kupfer, Aluminium, Messing und Stahl werden für anschließende Schmelzprozesse konzentriert. Übrig bleiben Kunststoffbestandteile, die – nach PP, ABS und PS getrennt – in Form von Pellets weiterverarbeitet werden können.

In der Bilanz zeigte der 14. Internationalen Elektronik-Recycling Kongress, dass sich in der Branche etwas getan hat und etwas tut. Von kompletten Anlagen über Detaillösungen für bestimmte Materialien bis hin zu völlig neuen Verfahren zur Rückgewinnung – es gibt viele Ansätze, um knapper werdenden Abfallstoffen und steigenden Preisen entgegen zu arbeiten, die als Damoklesschwert über dem Elektro(nik)-Recycling schweben. Denn wie hatte es Stefan-Georg Fuchs von Europas größtem Kupferproduzenten und der Welt größtem Kupferrecycler Aurubis auf der Salzburger Pressekonferenz formuliert: „Eine Steigerung der Effizienz der Sammelsysteme um nur wenige Prozent kann für viele Recyclingbetriebe schon den Unterschied zwischen Überleben oder Insolvenz machen.“

Foto: Adamec Recycling GmbH

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