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Recycling Projekt erforscht Recycling von Tantal aus Elektroaltgeräten

| Redakteur: Katharina Juschkat

Das Übergangsmetall Tantal ist für die Herstellung moderner Technikgeräte wichtig. Der Abbau des Elements ist jedoch kritisch, da es häufig aus Krisengebieten in Afrika stammt. Ein Forschungsprojekt forscht jetzt nach Methoden, mittels derer sich das Übergangsmetall aus Altgeräten recyceln lässt.

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Zwei Tantalite-Kristalle – die Hauptquelle für das Übergangsmetall Tantal
Zwei Tantalite-Kristalle – die Hauptquelle für das Übergangsmetall Tantal
(Bild: Manganotantalite / Eurico Zimbres and Tom Epaminondas / BY-SA 2.5)

Ein Forschungsprojekt soll Verfahren entwickeln, um aus Elektroaltgeräten wertvolles Tantal zu gewinnen. Das Fraunhofer-Anwendungszentrum „Ressourceneffizienz” koordiniert das Konsortium aus Wissenschaft und Industrie, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung, kurz BMBF, gefördert wird. Das Verbundprojekt „Ireta” will einen Recyclingweg entwickeln, über den Tantal sowohl ökonomisch sinnvoll als auch ökologisch verträglich zurückgewonnen wird. Die Ergebnisse sollen in einer Pilotanlage umgesetzt werden.

Tantal: Zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten – kritische Förderung

Verschiedene Bauformen von Tantal-Elektrolytkondensatoren.
Verschiedene Bauformen von Tantal-Elektrolytkondensatoren.
(Bild: Tantal-P1100196c / Elcap, Jens Both / BY-SA 3.0)

Das Übergangsmetall Tantal findet viele Anwendungsmöglichkeiten in unserer modernen Technik. Sein sehr hoher Schmelzpunkt von ca. 3000 °C 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 die Konstruktion von Bauteilen, die bei geringem Volumen eine sehr hohe elektrische Kapazität besitzen. Mithilfe der Tantal-Kondensatoren ist es möglich, Elektrogeräte zu miniaturisieren.

Allerdings erfolgt die Förderung von Tantal zu erheblichen Teilen aus der politisch instabilen Große-Seen-Region in Afrika. Der Tantal-Abbau wird hier teilweise zur Finanzierung von kriegerischen Auseinandersetzungen genutzt. Deshalb stuft die US-Börsenaufsichtsbehörde SEC dieses Tantal als konfliktfördernd ein. Um unbedenkliches Tantal verwenden zu können, muss entsprechend zertifiziertes – wie z.B. durch die OECD und die Conflict-Free-Sourcing-Initiative – erworben werden. Die Recyclingquote von Tantal aus Altgeräten liegt bei unter einem Prozent, da es auf dem herkömmlichen Kupferrecyclingweg verloren geht.

Verschiedene Recyclingwege untersuchen und bewerten

Das Projekt Ireta, das mit rund 700.000 Euro gefördert wird, erforscht deshalb 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 soll. Ein sinkender Importbedarf bedeutet gleichzeitig ökonomische Vorteile für die Industrie, da die Versorgungssicherheit in Deutschland steigt.

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. Mit drei verschiedenen 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.

Insgesamt bringen vier Partner aus der Wissenschaft ihre Expertise in das Vorhaben ein. Die Arbeiten zur optischen Erkennung und Entfernung der Kondensatoren sollen 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 wird von der bifa Umweltinstitut GmbH in Augsburg übernommen.

Die Industriepartner Mairec Edelmetallgesellschaft mbH aus Alzenau, Iolitec GmbH aus Heilbronn und Tantec GmbH aus Gelnhausen ergänzen das Projektteam. (kj)

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