Effiziente Rückgewinnung von Tantal aus Elektroaltgeräten
Ziel des Fraunhofer-Verbundprojektes IRETA ist die Entwicklung eines Recyclingwegs, „über den Tantal sowohl ökonomisch sinnvoll als auch ökologisch verträglich zurückgewonnen wird“.
Das Übergangsmetall Tantal ist ein Element mit zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten in der modernen Technik. Sein sehr hoher Schmelzpunkt von circa 3.000 Grad Celsius und seine Korrosionsbeständigkeit machen es zu einem begehrten Werkstoff in der chemischen Industrie und der Medizintechnik. Das Hauptanwendungsgebiet liegt jedoch im Bereich Elektronik. Als namensgebender Bestandteil in Tantal-Kondensatoren ermöglicht das Übergangsmetall durch seine besonderen elektrischen Eigenschaften die Konstruktion von Bauteilen, die bei geringem Volumen eine sehr hohe elektrische Kapazität besitzen. Der Einsatz von Tantal-Kondensatoren erlaubt deshalb die Miniaturisierung von Elektrogeräten.
Allerdings erfolgt die Förderung von Tantal zu erheblichen Teilen aus der politisch instabilen „Große-Seen-Region“ in Afrika, und der Tantal-Abbau wird hier teilweise zur Finanzierung von kriegerischen Auseinandersetzungen genutzt. Deshalb wird dieses Tantal von der US-Börsenaufsichtsbehörde SEC als konfliktfördernd eingestuft. Um unbedenkliches Tantal verwenden zu können, muss – wie zum Beispiel durch die OECD und die Conflict-Free Sourcing Initiative – entsprechend zertifiziertes erworben werden. Außerdem liegt die Recyclingquote von Tantal aus Altgeräten bei unter einem Prozent, da es auf dem herkömmlichen Kupferrecyclingweg verloren geht.
Neue Prozesse, die den Importbedarf senken
Das Projekt IRETA (Entwicklung und Bewertung innovativer Recyclingwege zur Rückgewinnung von Tantal aus Elektronikabfällen), das mit rund 700.000 Euro im Rahmen der „KMU-Innovationsoffensive Ressourcen- und Energieeffizienz“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert wird, erforscht Recyclingwege, „bei denen vollkommen neue Prozesswege im Zusammenhang mit Tantal zur Anwendung kommen. Dadurch soll eine Sekundärproduktion aufgebaut werden, die den Importbedarf von Tantal entsprechend senken wird. Dies bringt ökonomische Vorteile für die Industrie und trägt entscheidend zur Versorgungssicherheit Deutschlands bei.“
Der geplante Recyclingweg startet damit, dass die Tantal-Kondensatoren über eine optische Erkennungssoftware auf den Platinen von Elektroaltgeräten identifiziert und anschließend vollautomatisch demontiert werden. Anschließend folgt eine mechanische Aufbereitung der Kondensatoren zu einem Pulver. Auf drei verschiedenen innovativen Recyclingwegen, die auf chemischem Transport, funktionalisierten Nanopartikeln und elektrochemischer Abscheidung basieren, wird das Tantal aus diesem Pulver in Reinform wiedergewonnen. Eine vergleichende Bewertung der Recyclingwege unter ökonomischen und ökologischen Aspekten soll Aufschluss darüber geben, welcher dieser drei Prozesse für den Aufbau einer Pilotanlage infrage kommt.
Partner aus Wissenschaft und Unternehmen
Insgesamt bringen vier Partner aus der Wissenschaft ihre Expertise in das Vorhaben ein. Die Arbeiten zur optischen Erkennung und Entfernung der Kondensatoren werden an der Hochschule Aschaffenburg erfolgen. Projektkoordination sowie mechanische Aufbereitung und elektrochemische Abscheidung werden vom Fraunhofer-Anwendungszentrum „Ressourceneffizienz“ in Aschaffenburg und Alzenau durchgeführt. Die Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS in Alzenau wird die Recyclingwege über Nanopartikel und chemischen Transport untersuchen. Die Ökobilanzierung zur vergleichenden Bewertung der Recyclingwege übernimmt das bifa Umweltinstitut in Augsburg. Die Ergebnisse sollen in einer Pilotanlage umgesetzt werden.
Ergänzt wird das Know-how des Konsortiums durch die Erfahrung der Industriepartner Mairec Edelmetallgesellschaft mbH aus Alzenau, Iolitec GmbH aus Heilbronn und Tantec GmbH aus Gelnhausen auf den Gebieten der Recyclingtechnik, Prozesstechnik und chemischen Synthese. Zusätzlich stehen die Unternehmen den Forschungspartnern während des gesamten Vorhabens beratend zur Seite.
Foto: O. Kürth
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