Mikroalgenbasierte Bioadsorption
Auf der Europäischen Ressourcenkonferenz stellte Prof. Dr. Rainer Buchholz von der Universität Erlangen, Lehrstuhl für Bioverfahrenstechnik, ein spezielles Verfahren zur Rückgewinnung von Seltenen Erden aus hochverdünnten Lösungen vor.
Mikroalgen sind phototrophe Organismen, die Sonnenlicht als Energiequelle und CO2 zum Beispiel auch aus Industrieabgasen als Kohlenstoffquelle zum Wachsen nutzen können und oft sehr interessante Inhaltsstoffe besitzen. Derzeit sind 40.000 bis 60.000 Arten beschrieben, am häufigsten kultiviert sind Spirulina, Chlorella, Dunaliella und Nostoc. Im Gebiet der weißen Biotechnologie werden Mikroalgen gerne als Produzenten angesehen, mit denen wertvolle Produkte für die chemische und pharmazeutische Industrie kostengünstig und umweltschonend hergestellt werden können. Letztlich bleibt bei solchen Prozessen ein Biomasserest übrig, der meistens in Dünger oder Energie umgesetzt wird und sich möglicherweise deutlich sinnvoller einsetzen lässt.
Unabhängig davon, ob es um die Nutzung von Rest- oder Abfallstoffen wie Haldengestein oder Laugen aus dem Bergbau oder aus Deponien geht: Das zentrale Problem beim Recycling Seltener Erden ist ihre besonders geringe Konzentration. Es müssen deshalb effektive Anreicherungsprozesse entwickelt werden. Studienergebnissen zufolge können Mikroalgen Schwermetalle binden und in metallischer Form abscheiden. Sie sind demnach fähig zur Adsorption von Metallen. Und die Adsorptionen, die erreicht werden können, seien vor allem im sauren Bereich recht hoch, wie Rainer Buchholz in seinem Vortrag hervorhob. Bei diesen Adsorptionsvorgängen sei eine gewisse Selektivität bezüglich der Metalle zu beobachten. Über den Mechanismus sei bisher allerdings nur wenig bekannt, so der Referent.
Was alles möglich ist
Buchholz stellte auf der ersten Europäischen Ressourcenkonferenz den Entwicklungsstand des Einzelprojekts „Mikroalgenbasierte Bioadsorption“ im Rahmen des Verbundprojekts ForCycle/Rohstoffwende Bayern vor. Ziel des Projekts ist es, Algenspezies zu identifizieren, die Seltenerd-, Edel- und andere Wertmetalle in hochverdünnten Lösungen binden und somit anreichern können. Dieses biotechnologische Adsorbermaterial lässt sich als erneuerbarer Rohstoff leicht produzieren, ist umweltfreundlich und könnte noch vor der Adsorption Wertstoffe liefern. Durch Kartuschen mit dem Biomaterial könnten Laugen beziehungsweise wässrige Lösungen mit Seltenerdmetallen geleitet werden, um die Metallionen zu binden. Es ist denkbar, die adsorbierten Metalle wieder auszuwaschen; prinzipiell können sie aber durch Verbrennen der Biomasse isoliert werden, sodass selbst die Energiegewinnung (Kraft-Wärme-gekoppeltes Verbrennungsverfahren) noch berücksichtigt würde. Die derart biotechnologisch angereicherten Metalle beziehungsweise Metallgemische können nachfolgend mit klassischen metallurgischen Methoden weiter verarbeitet werden. Recyclingpotenzial besteht auch in der nasschemischen Behandlung von Elektronikschrott.
Sollte diese Methode wie vorgesehen etabliert werden, könnte zumindest ein Teil des Seltenerdmetall-Bedarfs umweltfreundlich aus Quellen gewonnen werden, der unabhängig von China wäre, stellte Rainer Buchholz Marktpotenziale in Aussicht. Quellen sind hier Brunnen zur Grundwasserabsenkung und Trockenlegung von Minen, Sickerwässer aus Abraumhalden und Prozesswässer oder Prozesswässer aus der Nutzung hydrothermaler Geothermie. In Kasachstan laufen bereits erste Projekt-Feldversuche.
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