Der Forschungsverbund MExEM entwickelt und erprobt derzeit ein kombiniertes Verfahren der Membranextraktion und Elektrolyse, um Seltenerdmetalle aus Prozesswässern der Metall- und Bergbauindustrie wirtschaftlich und ökologisch zurückzugewinnen. Koordiniert wird der Verbund vom Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS.
Seltenerdmetalle werden für die Herstellung von vielen Hightech-Produkten wie LCD-Displays, Solarzellen, Batterien und Katalysatoren benötigt. Die Nachfrage nach diesen wirtschaftlich bedeutenden Rohstoffen steigt stetig. Ertragreiche und somit wirtschaftliche Lagerstätten sind aber fast erschöpft. Dennoch werden bislang nur zwei Prozent der in Europa verwendeten Seltenerdmetalle recycelt. Es fehlen effiziente und wirtschaftliche Recyclingverfahren. Hier setzt das Projekt MExEM an.
Ziel ist es, aus Prozesswässern die strategisch wichtigen Metalle Gallium und Indium durch robuste keramische Membransysteme wie Filter und Extraktoren selektiv aufzubereiten und anschließend elektrochemisch abzuscheiden. Hierzu wird eine komplexe Verfahrenskette am Fraunhofer-IKTS entwickelt und im Labor- und Technikumsmaßstab mit realen Prozesswässern der Nickelhütte Aue sowie mit Haldenmaterial aus der Freiberger Region erprobt. Perspektivisch sollen auch Verfahren zur Rückgewinnung von Tellur, Vanadium und Antimon entwickelt und getestet werden.
Die Prozesswässer werden zunächst charakterisiert, um geeignete Extraktionsmittel und keramische Membransysteme zu entwickeln. In einem ersten Prozessschritt werden die Metalle mittels selektiver Laugungsverfahren in eine wässrige Lösung überführt und mithilfe der keramischen Membranen aus dem Prozesswasser extrahiert. Durch Rückextraktion können die kostenintensiven und umweltkritischen Extraktionsmittel in den Hauptprozess zurückgeführt werden – dies verbessert die Nachhaltigkeit des Prozesses und spart Geld. Die in wässriger Lösung vorliegenden Seltenerdmetalle können dann über eine elektrochemische Abscheidung in Reinform gewonnen werden – effizienter und kostengünstiger als mit bisherigen Verfahren.
Das Projekt will nach Aussage von Dr. Burkhardt Faßauer vom Fraunhofer-IKTS, Projektkoordinator von MExEM, einen messbaren Beitrag zur Verbesserung der Recyclingquote für Seltenerdmetalle leisten. Die Erschließung von zusätzlichen Rohstoffquellen durch Recycling und die Schließung von Stoffkreisläufen ist zwingend erforderlich, um langfristig die Versorgung der deutschen Wirtschaft mit diesen strategischen Rohstoffen zu gewährleisten. Industrieprozesse werden dadurch umweltschonender und effizienter. Mit dem neuartigen Verfahren könnten selbst Prozesswässer mit sehr geringen Gehalten an Seltenerdmetallen zu wirtschaftlich interessanten Rohstoffquellen werden.
Projektpartner sind neben dem Fraunhofer-IKTS die Unternehmen Andreas Junghans – Anlagenbau und Edelstahlbearbeitung GmbH & Co. KG, G.E.O.S. Ingenieurgesellschaft mbH, Nickelhütte Aue GmbH, SAXONIA Standortentwicklungs- und -verwaltungsgesellschaft mbH sowie die Westsächsische Hochschule Zwickau.
Das Projekt wird über eine Dauer von drei Jahren vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) gefördert. Es ist Teil des Förderschwerpunkts r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe im BMBF-Rahmenprogramm Forschung für nachhaltige Entwicklung (FONA³).
Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS
Winterbergstraße 28, D-01277 Dresden
