Laser bergen wertvolle Werkstoffe

Nicht mehr verwendete Elektronikgeräte automatisiert zerlegen und wertvolle Rohstoffe zurückgewinnen – ein wesentlicher Aspekt des Zukunftsthemas Urban Mining. Mit dem EU-Projekt ADIR – Next generation urban mining – Automated disassembly, separation and recovery of valuable materials from electronic equipment nimmt die Fraunhofer-Gesellschaft hierbei international eine Vorreiterrolle ein. Neun Projektpartner aus vier Ländern erforschen in diesem Vorhaben bis 2019, wie strategisch bedeutende Wertstoffe aus alten Mobiltelefonen und Leiterplatten zurückgewonnen und weiterverwendet werden können. Das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT in Aachen koordiniert das Projekt, das im Rahmen des Horizon-2020-Programms durch die Europäische Union gefördert wird.

Beim herkömmlichen Material-Recycling wird häufig auf Schüttgutströme zurückgegriffen, die mit Schredder-Prozessen und pyrometallurgischen Verfahren verarbeitet werden. Der Fokus liegt vor allem auf der Gewinnung von Edelmetallen, wie Kupfer, Gold und Silber. Andere seltene Werkstoffe können bei diesen Prozessen nicht gewonnen werden und gehen verloren. Elemente wie Tantal, Wolfram oder Seltene Erden wie Neodym spielen auch zukünftig eine wichtige Rolle bei der industriellen Fertigung von High-Tech-Elektronik, so Projektkoordinator Prof. Reinhard Noll vom Fraunhofer ILT in Aachen. Der Reverse-Production-Ansatz soll nun dafür sorgen, dass bislang nicht ausgeschöpfte Potentiale genutzt werden.

Mit Lasertechnik nachhaltig wirtschaften – Reverse Production

ADIR lotet die Machbarkeit neuer Technologien für die nächste Generation des Urban Mining aus. Automatisierbare flexible Prozesse ermöglichen dabei ein modernes Recycling von Schätzen, die in der städtischen Umgebung zu finden sind, etwa defekte und ungenutzte Elektronikgeräte. Spezielle Maschinen für die automatisierte Zerlegung und Entstückung sollen in verschiedenen Bearbeitungsstufen Lasertechnik, Robotik, moderne Bildverarbeitung und Informationstechnologie miteinander verknüpfen. Laser eignen sich hier für diverse Aufgaben, zum Beispiel für die 3D-Messtechnik, die Echtzeit-Identifizierung von Inhaltsstoffen oder für das berührungslose Freilegen und Entlöten elektronischer Bauelemente. Mit neuen Sortierfraktionen lassen sich hochwertige Stoffe in kurzen Bearbeitungszeiten gewinnen.

Nach der Anforderungsanalyse für die Materialhandhabung sowie Prüfung verschiedener Recycling-Verfahren startete die Prozessentwicklung im ADIR-Verbundvorhaben. Die Wissenschaftler optimierten einzelne Verarbeitungsschritte zur Sortierung bestimmter Bauelemente und die Weiterprozessierung nach jeder Stufe zunächst im Labormaßstab und entwickeln nun entsprechende Soft- und Hardwaremodule, die zu einer Maschine kombiniert werden können. 2018 bauen die Projektpartner einen Demonstrator in einem Recyclingbetrieb auf, mit dem eine experimentelle Validierung im industriellen Umfeld möglich ist – Effizienz steht dabei ebenso im Vordergrund wie ein hoher Grad an Verwertbarkeit.

Das Fraunhofer ILT initiierte im Februar 2016 das Begleitprojekt i-Recycle, mit dem bis 2019 ausgediente Mobiltelefone der Fraunhofer-Gesellschaft als Testobjekte für ADIR gesammelt und für die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Verfügung gestellt werden.

Unabhängigkeit durch vereintes Know-how

Neben Laser- und Automatisierungs-Prozessentwicklern zählen Experten für Metallrecycling zum ADIR-Konsortium, das sich eine nachhaltige, praxistaugliche Rückgewinnung von Rohstoffen und Materialen aus nicht mehr verwendeter Elektronik zum Ziel gesetzt hat. Strategisch geht es auch darum, die Ressourcenabhängigkeit der EU und kostenaufwändige Materialimporte zu verringern, so Projektleiter Dr. Cord Fricke-Begemann vom Fraunhofer ILT. Testobjekte zur Verfügung stellen und das Recycling der nächsten Generation mitentwickeln: mit ADIR und i-Recycle nimmt die Fraunhofer-Gesellschaft eine Vorreiterrolle beim vielversprechenden Zukunftsthema des Urban Mining ein.

https://www.adir.eu

http://www.ilt.fraunhofer.de