Aachener Forscher entwickeln Verfahren zur Rückgewinnung kritischer Metalle

Professor Bernd Friedrich, Leiter des Instituts für Metallurgische Prozesstechnik und Metallrecycling (IME) der RWTH Aachen, beschäftigt sich seit 26 Jahren mit Kreislaufwirtschaft. Besonders kritisch findet er, dass mit der Schlacke auch wertvolle Rohstoffe verloren gehen – darunter Metalle, die als „kritisch“ eingestuft werden: wirtschaftlich unverzichtbar, aber selten oder aus politisch instabilen Regionen stammend.

Ein Beispiel ist Tantal, das unter anderem in den Kondensatoren von 5G-Smartphones steckt. Ein Großteil kommt aus der Demokratischen Republik Kongo, wo im Osten seit Jahren Bürgerkrieg herrscht, oder wird aus China importiert. Am Ende des Smartphone-Lebenszyklus geht Tantal mit zahlreichen weiteren Metallen bislang verloren.

Ein Schwerpunktprogramm der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), koordiniert von der RWTH, soll das ändern. Das Team um Friedrich orientiert sich dabei an Prozessen in der Natur: Kühlt glühendes Magma langsam ab, bilden sich Kristalle. Diesen Effekt wollen die Forschenden technisch nachbilden.

Die Schlacke wird dabei auf rund 1.400 Grad erhitzt, flüssig gehalten und mit speziellen Additiven versehen. Anschließend kühlt sie in einer eigens entwickelten Anlage langsam ab. „Dabei entstehen Kristalle, in denen sich die kritischen Metalle besonders wohlfühlen“, erklärt Friedrich. Diese Kristalle lassen sich anschließend vom restlichen Material trennen. Welche Zusätze und Abkühlmethoden am besten geeignet sind, untersucht aktuell Doktorand Joao Weiss. Das Verfahren wird derzeit nicht nur für Tantal, sondern auch für Lithium erprobt – ein Schlüsselfaktor beim Recycling von Batterien. Noch arbeiten die Aachener Forschenden an Effizienz und Skalierbarkeit, um die Methode in industriellem Maßstab umsetzen zu können. Ein erster Schritt dahin soll ein geplantes Transferprojekt mit einem Industriepartner sein.

„Wir sind wissenschaftlich schon sehr weit und mit den bisherigen Ergebnissen zufrieden“, betont Friedrich. Bis zur wirtschaftlichen Umsetzung bleibe aber noch einiges zu tun. (red/mcfly)