Biologisches Recycling von Elektroschrott zeigt großes Potenzial

Mit Mikroorganismen und Mikroalgen lassen sich wertvolle Metalle aus Elektroschrott zurückgewinnen – umweltfreundlich, selektiv und mit Potenzial für den industriellen Einsatz. Das konnten Forschende des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in einer Studie nachweisen, wie das Fraunhofer IGB berichtet.

Weltweit fallen jährlich Millionen Tonnen an Elektroschrott an. Alte Smartphones, Laptops und andere Elektronikgeräte enthalten wertvolle Metalle wie Palladium und Neodym – Rohstoffe, die für die Herstellung von modernen Technologien, Elektromotoren und Windkraftanlagen unverzichtbar sind. Bislang wird jedoch nur ein Bruchteil dieser Metalle recycelt. Die Machbarkeitsstudie RüBioM des Fraunhofer IGB in Stuttgart zeigte, dass biologische Verfahren hier eine vielversprechende Alternative bieten.

Bioleaching: ­Mikroorganismen lösen wertvolle Metalle

Im Mittelpunkt des Verfahrens steht das sogenannte Bioleaching: Mikroorganismen wie Pseudomonas aeruginosa werden auf zerkleinerten Elektroschrott angesetzt. Sie produzieren Säuren und andere Verbindungen, die Metalle gezielt aus dem Material herauslösen. Die dabei entstehende metallhaltige Lösung wird anschließend mithilfe von Mikroalgen aufbereitet – die Algen nehmen die Metallionen durch Biosorption auf und wirken dabei wie biologische Schwämme.

Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie sind Projektleiter Dr. Lukas Kriem zufolge ermutigend. Zunächst haben haben sich die Forscher mit Palladium beschäftigt und sowohl Bioleaching als auch Biosorption untersucht. Beim Bioleaching ist ihren Angaben zufolge die Freisetzungsrate mehr als 13 % höher gewesen als bei vergleichbaren chemischen Methoden. Mithilfe der Biosorption konnten sogar über 30 % des gelösten Palladiums entfernt werden. Auch das Bioleaching von Neodym unter Zuhilfenahme von verschiedenen Mikroorganismen wurde unter die Lupe genommen. Hier sahen die Forschenden ebenfalls positive erste Ansätze, allerdings könnten diese (noch) nicht mit chemischen Verfahren mithalten.

Testung verschiedener Mikroorganismen zur Mobilisierung von Metallen im Schüttelkolben (Bild: Fraunhofer IGB)

Elektroschrott im Biomining-Reaktor (Bild: Fraunhofer IGB)

Darüber hinaus wurden diese Verfahren in einem Festbettreaktor im größeren Maßstab erprobt. Trotz technischer Herausforderungen wie Biofilmbildung und ungleichmäßiger Durchströmung konnte Palladium erfolgreich mobilisiert werden – ein wichtiger Schritt in Richtung industrieller Skalierbarkeit.

Nachhaltig, ressourcenschonend und wirtschaftlich relevant

Das biologische Verfahren bietet gegenüber konventionellen Methoden entscheidende Vorteile: Es kommt ohne giftige Chemikalien aus, läuft bei niedrigen Temperaturen ab und ermöglicht eine selektive Metallrückgewinnung. Damit leistet Biomining einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und kann die Abhängigkeit Europas von Metallimporten aus geopolitisch sensiblen Regionen reduzieren – ein Aspekt, dessen Bedeutung durch die Lieferkettenunterbrechungen der vergangenen Jahre deutlich geworden ist. Manchmal liegt der Schatz nicht tief unter der Erde, sondern direkt in unserer Schublade, resümiert Kriem.

Ausblick: Anlagen für Biorecycling als Zukunftsmodell

Die Vision der Forschenden ist eine dezentrale Infrastruktur für Biorecycling, in der Mikroben und Algen lokal wertvolle Rohstoffe aus Altgeräten zurückgewinnen und direkt in die Produktion von neuen Geräten einspeisen. Um dieses Ziel zu erreichen, sind weitere Optimierungen der Kultivierungsbedingungen sowie eine wirtschaftliche Bewertung der Prozesse notwendig. Die Grundlagen sind jedoch gelegt.

Das Fraunhofer IGB sucht nun aktiv nach Partnern aus der Abfallwirtschaft und der Industrie für gemeinsame Folgeprojekte.

www.igb.fraunhofer.de