Metallrückgewinnung aus Abwässern: Das Projekt „Biomimic“
Industrielle Abwässer enthalten schwach konzentrierte kritische Metalle. Um diese rückzugewinnen, haben zehn europäische Partner zwei Prozesse weiterentwickelt.
Im Rahmen des Projekts „Biomimic“ wurden mehrere Abwasserströme betrachtet: Grubenwässer aus stillgelegten Bergbaustollen in Sachsen, Sickerwasser aus der Rotschlammlagerung einer Aluminiumoxid-Herstellungsanlage in Irland sowie Lösungen, die bei der Laugung von Aschen aus einer schwedischen Müllverbrennung anfallen. Als Koordinator der deutschen Teilprojekte leitete Fraunhofer ISI das Teilvorhaben „Impact“: Die Wissenschaftler sollten den potenziellen Nutzen der in „Biomimic“ entwickelten Verfahren im Hinblick darauf bewerten, welchen Beitrag sie zur Versorgungssicherheit der EU mit kritischen Rohstoffen leisten können, wie sie ökonomisch realisierbar sind und welche ökologischen Vor- und Nachteile sie haben.
Der zweite deutsche Verbundpartner, die G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH, entwickelte im Teilvorhaben „Verfahrenstechnik“ ein Sulfatreduktionsverfahren und demonstrierte es im kleintechnischen Maßstab. Damit lassen sich metall- und sulfathaltige Wässer unter Verwendung eines Bewegtbett-Bioreaktors erfolgreich behandeln: Mehr als 90 Prozent der Metalle werden als Metallsulfide abgetrennt, rund 100 Prozent der toxischen Substanzen und über 60 Prozent des Sulfats entfernt. Ein Vorteil des Verfahrens ist der geringe regeltechnische Aufwand, da es ohne Gaszufuhr auskommt. Weiterhin fällt die nicht verwertbare Reststoffmenge mit einem Zehntel des Ausgangsprodukts deutlich geringer aus als bei chemischen Behandlungsverfahren. Auch die Ergebnisse der anderen Projektpartner zeigen, dass sich Prozesse mit sulfatreduzierenden Bakterien sehr gut eignen, um metall- und sulfathaltige Wässer zu reinigen und die Wertmetalle rückzugewinnen. Zur Aufbereitung des Sickerwassers aus der Aluminiumoxid-Herstellungsanlage wurde eine Anlage für ein Biosorptionsverfahren fertiggestellt.
Die Impact-Bewertung des Fraunhofer ISI zeigt, dass die in „Biomimic“ weiterentwickelten Verfahren technisch in der Lage sind, Metallverunreinigungen aus den betrachteten Abwasserströmen zu entfernen. Der potenzielle Beitrag dieser Aufbereitung zur EU-Versorgungssicherheit ist zwar eher gering; die Potenziale zur Lösung lokaler Umweltprobleme sind aber nicht zu vernachlässigen.
Um jedoch eine eindeutig umweltgerechtere und wirtschaftlich realisierbare Alternative zu rein chemischen Behandlungen der Abfallströme zu werden, müssen beide Verfahren hinsichtlich ihrer ökologischen und ökonomischen Leistung weiter optimiert werden: Der Prozess mit sulfatreduzierenden Bakterien ließe sich unter anderem verbessern, indem die Energieeffizienz gesteigert wird; zudem könnten andere Abfallströme genutzt werden, um Energie und Kohlenstoff für den Prozess zur Verfügung zu stellen. Beim Biosorptionsverfahren hat die Nutzung von Bio- gegenüber Hydrokohle ökologische und ökonomische Vorteile.
Projektleiterin Dr. Sabine Langkau, die am Fraunhofer ISI das Geschäftsfeld Nachhaltigkeitsinnovationen und Politik leitet, betont: „Die Aufbereitung von industriellen Abwässern bietet oft keine ökonomischen Gewinnmöglichkeiten für Unternehmen, selbst wenn diese Abwasserströme versorgungskritische Metalle enthalten. Daher bedarf es auch weiterhin gesetzlicher Vorgaben wie der aktuellen EU-Wasserrahmenrichtlinie, um Abwasserbehandlungsverfahren in die Anwendung zu bringen und damit lokale Umweltprobleme zu lösen. Darüber hinaus kann eine Bewertung der ökologischen und ökonomischen Auswirkungen der Verfahren unter Berücksichtigung der eingesetzten Energie- und Chemikalienmengen helfen, die Verfahren zu optimieren und das am besten geeignete Verfahren auszuwählen.“
(Erschienen im EU-Recycling Magazin 09/2021, Seite 32, Foto: Avatar_023 / stock.adobe.com)
