Verbundprojekt untersuchte LED-Ressourcenverbrauch und Recycelbarkeit
Leuchtdioden (LED) sind energieeffizient und quecksilberfrei, beanspruchen in der Herstellung aber kritische Metalle. Das Verbundprojekt cycLED am Fraunhofer IZM untersuchte, wie der Ressourcenverbrauch reduziert, die Lebensdauer erhöht und das Recycling von LED-Produkten gefördert werden können.
Design, Konstruktion, Material und Techniken zur Rückgewinnung von Seltenen Erden sowie eine andere Produktpolitik standen hier auf der Agenda. So besteht die Leuchte des spanischen Projektpartners ONA aus recyceltem Kunststoff, sie ist modular aufgebaut und kann einfach zerlegt werden. Die Firma Riva Lighting vermietet ihre Lampen für Industriehallen; der Kunde bezahlt nur für das Licht, das sie spendet. Fällt die Lampe aus, wird sie auf Kosten des Herstellers repariert oder ersetzt. „Der Hersteller verdient an der Haltbarkeit und Energieeffizienz des Produkts“, erklärt dazu Projektleiter Otmar Deubzer von Fraunhofer IZM. Zu der angestrebten langen Lebenserwartung trage der massige Kühlkörper aus Aluminium bei. Er halte die Temperatur im Inneren der Lampe niedrig und beuge einer Überhitzung vor. Damit bestünde eine gute Chance, dass die Lampe ihr Leuchtpotenzial von rund 60.000 Stunden auch erreicht. Otmar Deubzer: „Da der Kühlkörper in mehreren Lebenszyklen wiederverwendet werden kann, reduziert sich die Umweltbelastung, die mit seiner Herstellung verbunden ist, enorm.“
Wie können Seltene Erden konzentriert werden?
Fraunhofer IZM entwickelte außerdem im Rahmen des Projekts cycLED (Cycling of Resources Embedded in Systems Containing Light Emitting Diodes) eine sensorbetriebene Straßenlaterne mit sechs High-Power-LED-Chips, die auf Bewegung reagiert und erst strahlt, wenn ein Auto oder Fußgänger erkannt werden – und dann auch nur in die Richtung, in der das Licht benötigt wird. Ob die Leuchte in der Zwischenzeit in den Schlafmodus fällt oder lediglich schimmert, lässt sich individuell einstellen. Bei der Entwicklung von Recyclingverfahren für Leuchtdioden ging es des Weiteren darum, die Edelmetall-haltigen LED-Chips von den Aluminiumkörpern und dem Rest der Lampe mechanisch zu trennen. Auf der Chipfläche liegen sogenannte Konverter – Stoffgemische, die das blaue Licht in weißes Licht umwandeln –, in denen Seltene Erden wie Lutetium und Yttrium stecken. Die Frage, die sich den Wissenschaftlern stellte: Wie können die Seltenerd-Elemente konzentriert werden? Ein Patent des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV liefert die Antwort: Mit dem „CreaSolv“-Lösungsmittelverfahren gelang es, die Konverter mit den Seltenerd-Elementen von den LED-Chips abzutrennen und zu konzentrieren. Es fehlt jedoch noch der Beweis, dass daraus die Seltenerd-Elemente recycelt werden können. Der CreaSolv-Prozess setzt eine saubere Trennung der LED-Chips vom LED-Produkt voraus. Weitere Forschung, so Fraunhofer IZM, muss hier noch ansetzen.
Foto: © Fraunhofer ISC / IWKS
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