Gewinnung von Technologiemetallen aus alternativen Rohstoffquellen

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1 BHM (2012) Vol. 157(1): DOI / s Printed in Austria Springer-Verlag 2012 Berg- und Hüttenmännische Monatshefte Gewinnung von Technologiemetallen aus alternativen Rohstoffquellen Stefan Luidold und Helmut Antrekowitsch Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie, Montanuniversität Leoben, Leoben, Österreich Eingegangen am 12. Dezember 2011, angenommen am 14. Dezember 2011 Zusammenfassung: Für die heutige, hochtechnologische Welt sind die sogenannten Technologiemetalle (Seltene Erden, Refraktär- und Edelmetalle, etc.) von enormer Bedeutung, da sie mittlerweile für die Herstellung vieler Produkte praktisch unverzichtbar geworden sind. Dennoch zeigte sich an Hand der Preisentwicklung der Seltenen Erden in den letzten beiden Jahren, dass deren Rohstoffverfügbarkeit keineswegs sichergestellt ist. Während darüber hinaus für den Großteil der Technologiemetalle ein stark steigender Bedarf durch die Entwicklung und den Ausbau von Zukunftstechnologien (Windkraftanlagen, Elektro- und Hybridfahrzeuge, Photovoltaik, Brennstoffzellen, etc.) prognostiziert wird, steckt das Recycling dieser Elemente, von einigen Ausnahmen abgesehen, noch in den Anfängen. Aus diesen Gründen stellt die Gewinnung, Anwendung und das Recycling der Technologiemetalle einen wichtigen Themenschwerpunkt am Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie der Montanuniversität Leoben dar, um letztendlich Lösungswege für diese Aufgabenstellung zu finden. Extraction of Technological Metals from Alternative Resources Corresponding author: Dipl.-Ing. Dr.mont. Stefan Luidold Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie Montanuniversität Leoben, Franz-Josef-Straße 18, 8700 Leoben, Österreich Abstract: The so-called technological metals (rare earths, refractory and precious metals, etc.) are of enormous importance for today s world, because they are essential for the manufacture of many products. However, the price development for rare earths over the last two years has shown that the supply of raw materials for these elements is not ensured. In addition, a development and expansion of future technologies (windmills, electric and hybrid cars, photovoltaic, fuel cells, etc.) is predicted and the recycling of technological metals stands apart from a few exceptions only at the beginning. Therefore, the extraction, application and recycling of technological metals represents an important focus at the Chair of Nonferrous Metallurgy, Montanuniversitaet Leoben, to find proper solutions for these tasks. 1. Einleitung In der industrialisierten Welt nehmen die Technologiemetalle trotz ihrer im Vergleich zu den Massenmetallen geringen Produktionsmengen seit Jahren eine zentrale Position ein, da sie für zahlreiche Anwendungen unverzichtbar sind. Zu diesen Elementen gehören nicht nur die sogenannten Metalle der Seltenen Erden (Yttrium, Lanthan, Cer, etc.) sowie die hochschmelzenden Refraktär- (Wolfram, Molybdän, Niob, Tantal, usw.) als auch die Edelmetalle (Silber, Gold, Platin, Palladium, ), sondern auch Metalle, wie Indium, Gallium, Cobalt und Lithium. Diesen zum Teil physikalisch und chemisch sehr unterschiedlichen Elementen ist gemeinsam, dass deren sehr geringe Verbreitung in der Erdkruste und vor allem ihre schwierige Gewinnung sowie Verarbeitung spezielle Methoden jenseits der klassischen Metallurgie erfordert. 2. Allgemeines zum Recycling Während im Bereich der Massenmetalle, wie Aluminium, Kupfer, Blei und Eisen, das Recycling bereits sehr gut etabliert ist, nimmt es bei den Technologiemetallen erst geringe Ausmaße an. Die in Abbildung 1 dargestellten Recyclingraten für die individuellen Metalle bezeichnen jeweils jenen Metallanteil in den Zwischenprodukten (Legierungen, Halbzeuge), welcher über Schrotte und nicht über die Primärproduktion aus Erzen abgedeckt wird. Weil die in der Vergangenheit im Bereich der Technologiemetallen eingesetzten Recyclingtechnologien, soweit überhaupt vorhanden, oft weder verfahrenstechnisch noch ökologisch beziehungsweise ökonomisch optimiert waren, befasste sich der Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie, Montanuniversität Leoben, im Rahmen des Research Studios Austria Aufarbeitung von sondermetallhaltigen Reststof- 32 Luidold, Antrekowitsch Springer-Verlag BHM, 157. Jg. (2012), Heft 1

2 Abb. 1: Recyclingraten der einzelnen Metalle 1 fen in den letzten drei Jahren mit dieser Thematik. Das Recycling derartiger Rückstände gewinnt wegen des steigenden Umweltbewusstseins und zunehmend verschärften Umweltgesetzgebungen sowie der immer schwieriger und kostspieliger werdenden Deponierung laufend an Bedeutung. Weiters ist mit diesen Elementen trotz des relativ kleinen Volumens aufgrund ihrer hohen Preise ein beachtlicher Wert verbunden, welcher oft auch das wirtschaftliche Recycling kleiner Mengen ermöglicht, wobei gleichzeitig im Vergleich zur Primärproduktion erhebliche Energieeinsparungen realisiert werden. 3. Verfügbarkeit von Rohstoffen Abb. 2: Preisentwicklung einiger Seltenen Erden 2 Die Entwicklungen im letzten Jahr, vor allem im Bereich der Seltenen Erden (Abbildung 2), zeigten sehr deutlich, dass der Sicherung der Rohstoffversorgung für die Gewinnung der Technologiemetalle enorme strategische Bedeutung zukommt. Auch wenn in den letzten Monaten die Preise für einige Seltene Erden wieder gesunken sind, besteht nach wie vor eine entsprechende Unsicherheit und einigermaßen verlässliche Prognosen für die weiteren Preisentwicklungen sind derzeit nicht verfügbar. Dies begründet sich vor allem damit, dass sich die Produktion dieser Metalle meist auf einige wenige Länder konzentriert (97 % der Seltenen Erden werden in China gefördert 3 ), während sie in vielen Hochtechnologieanwendungen praktisch unverzichtbar geworden sind. Beispielsweise finden einzelne Elemente der Seltenen Erden bedeutende Anwendungen für die Herstellung von Leuchtstoffen in der Beleuchtungsindustrie (Leuchtstoffröhren, Energiesparlampen, LEDs, etc.), während wiederum andere in Permanentmagnetwerkstoffen für Elektromotoren, Generatoren, Lautsprecher, Mikrofone usw. enthalten sind. Darüber hinaus werden für die großtechnische Herstellung von photovoltaischen Zellen der zweiten Generation entsprechende Mengen von Indium und Gallium benötigt. Aus diesem Grund wird der Bedarf an Technologiemetallen, welcher bereits in den letzten Jahren stark gestiegen ist, auch in nächster Zukunft noch weiter wachsen. So ist aus Tabelle 1 ersichtlich, welche Mengen an den jeweiligen Elementen im Jahr 2006 bzw für bestimmte, ausgewählte Zukunftstechnologien im Vergleich zu deren weltweiten Produktionsmenge im Jahr 2006 voraussichtlich erforderlich sind. Beispielsweise wird nur für die Bereiche photovoltaische Anlagen, integrierte Schaltkreise (IC) und weiße Leuchtdioden (WLED) für das Jahr 2030 ein etwa sechsmal so hoher Bedarf an Gallium prognostiziert als die weltweite Produktion im Jahr 2006 betrug. Tabelle 1: Globaler Rohstoffbedarf für bestimmte Zukunftstechnologien im Jahr 2006 bzw im Vergleich zur gesamten derzeitigen Weltproduktion 4 Rohstoff Zukunftstechnologie (Auswahl) Gallium 0,28 6,09 Dünnschicht-Photovoltaik, IC, WLED Neodym 0,55 3,82 Permanentmagnete, Lasertechnik Indium 0,40 3,29 Displays, Dünnschicht-Photovoltaik Germanium 0,31 2,44 Glasfaserkabel, IR-optische Technologien Scandium gering 2,28 SOFC-Brennstoffzellen, Al-Legierungselement Platin gering 1,56 Brennstoffzellen, Katalyse Tantal 0,39 1,01 Mikrokondensatoren, Medizintechnik Silber 0,26 0,78 RFID, bleifreie Lote Da jedoch einige dieser Elemente nicht als eigenständige Erze in der Erdkruste vorhanden sind und somit nur als Nebenprodukt von anderen Metallen anfallen, lässt sich deren Gewinnung nicht einfach erweitern und ausbauen. Zwei Beispiele hierfür sind Indium und Gallium. Das wichtigste In-haltige Mineral ist Sphalerit, welches in Blei-, Kupfer- und Zinnerzen enthalten ist. Der In-Gehalt im Sphalerit beträgt typischerweise nur ppm, erreicht aber in Ausnahmefällen (Zinkerz in Bolivien bzw. Zinnerz in Großbritannien und Kanada) Gehalte von 0,2 0,3 % 5. Gallium wiederum wird größtenteils als Nebenprodukt von Tonerde gewonnen, wobei die Ga-Konzentrationen im Bauxit meist etwa ppm betragen 6. Bei anderen Technologiemetallen, wie vor allem bei den Seltenen Erden, führen starke Monopolstellungen zu einer Verknappung der Rohstoffversorgung. In Abbildung 3 ist anschaulich dargestellt, dass aus diesen Gründen eine Reihe von Technologiemetallen (Seltene Erden, Indium, Gallium, etc.) einerseits eine hohe ökonomische Bedeutung und andererseits gleichzeitig ein BHM, 157. Jg. (2012), Heft 1 Springer-Verlag Luidold, Antrekowitsch 33

3 Abb. 3: Wirtschaftliche Bedeutung und Versorgungsrisiko unterschiedlicher Rohstoffe für die EU 7 entsprechend hohes Risiko einer unzureichenden Verfügbarkeit aufweisen (wirtschaftliche Bedeutung > 5,0 und Versorgungsrisiko > 1,0). Darüber hinaus liefert die Sekundärmetallurgie (Recycling) der Technologiemetalle, von einigen Ausnahmen abgesehen (Edelmetalle, etc.), keinen nennenswerten Beitrag zur globalen Produktion an diesen Elementen. Hierbei ist zusätzlich zu berücksichtigen, dass bei stark steigendem Verbrauch das Recycling selbst bei sehr effizienter Sammlung und Rückgewinnung nur einen relativ geringen Anteil des Bedarfs abdecken kann. Diese im Vergleich zur klassischen Nichteisenmetallurgie ungewöhnlichen Umstände führen über Versorgungsunsicherheiten zu wirtschaftliche Abhängigkeiten, welche beim Auftreten von Engpässen drastische Preisanstiege verursachen können. Aus diesem Grund befasst sich der Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie im Rahmen des im Herbst 2011 genehmigten Research Studios Austria Alternative Raw Materials of Technological Metals mit alternativen Rohstoffquellen für diese Metalle. In einem ersten Schritt sollen diese identifiziert werden, um daran anschließend mittels geeigneter Untersuchungen die Gewinnung der Technologiemetalle aus den jeweiligen neuen Ressourcen zu ermöglichen, indem einerseits bestehende Prozesse angepasst bzw. modifiziert oder andererseits innovative Technologien dafür entwickelt werden. 4. Seltene Erden Die zahlreichen Anwendungen von Seltenen Erden (SE) lassen sich gemäß Abbildung 4 grob in mehrere verschiedene Gebiete zusammenfassen, in denen jeweils unterschiedliche individuelle Elemente eine bedeutende Rolle spielen. Nachdem diese Metalle eine besondere Position im Periodensystem aufweisen (f-block-elemente, Lanthanoide), weisen sie herausragende chemische Eigenschaften auf, weshalb sie in vielen Einsatzgebieten nicht durch andere Elemente ersetzbar sind. Während beispielsweise Europium vor allem für Leuchtstoffe von Bedeutung ist, findet Dysprosium vorwiegend in Werkstoffen für Permanentmagneten Verwendung. Abb. 4: Globaler Bedarf an Seltenen Erden für unterschiedliche Anwendungsgebiete 8 Bezüglich des Recyclings von Seltenen Erden sind Nickelmetallhydrid-Akkumulatoren ein besonders interessanter Abfallstrom, weil diese nicht nur eines der großen Anwendungsgebiete dieser Elemente darstellen, sondern darüber hinaus hohe SE-Gehalte (bis 10 %) beinhalten und bereits eine entsprechende Logistik für deren Sammlung nach Ablauf der Nutzungsdauer vorhanden ist. Da jedoch 34 Luidold, Antrekowitsch Springer-Verlag BHM, 157. Jg. (2012), Heft 1

4 bis vor einiger Zeit die großtechnischen Aufarbeitungsverfahren für diese wiederaufladbaren Batterien nur auf die Rückgewinnung von Nickel, Cobalt und Eisen abgestimmt waren, fanden im Rahmen des Research Studios Austria Untersuchungen statt, um ein neuartiges Recyclingkonzept auszuarbeiten, mit welchem sich über eine hydrometallurgische Route die SE in Form eines Doppelsulfats, (Na, K) SE(SO 4 ) 2 aus den Zellen gewinnen lassen. 9, 10 Die aktuellen Tätigkeiten befassen sich mit der Umwandlung dieser bereits relativ reinen Verbindung (Verunreinigungsgehalte von etwa 0,1 %, Abbildung 5) durch weitere Prozessschritte in eine Mischung von SE-Oxiden, wobei gleichzeitig die Kontamination durch Fremdelemente weiter sinken soll. Parallel dazu laufen Überlegungen und experimentelle Versuche, wie sich die bei der Extraktion der Seltenen Erden erhaltenen Erkenntnisse auch auf andere SE-haltige Reststoffe (Leuchtstoffe, Magnetwerkstoffe, etc.) übertragen lassen, beziehungsweise welche Prozessanpassung dazu notwendig werden. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass mit den anderen Anwendungsgebieten zusätzliche Problemstellungen hinsichtlich des Recyclings auftreten. Im Bereich der Leuchtstoffe ist unter anderem die Hg-Problematik zu beachten, da nach wie vor Gasentladungslampen (Leuchtstofflampen und Energiesparlampen) Quecksilber für die Lichterzeugung benötigen. Bei den SE-haltigen Permanentmagneten (NdFeB-System) besteht die Schwierigkeit der dissipativen Verteilung, da diese derzeit zu einem wesentlichen Anteil in Klein- und Kleinstmotoren Einsatz finden und somit die Seltenen Erden im Schrott bereits stark verdünnt vorliegen (beispielsweise finden etwa 1/3 der NdFeB-Magnetwerkstoffe in Festplatten für Computer und Laptops Verwendung 11 ). Für die Zukunft lässt sich hier jedoch eine Verbesserung erwarten, weil die Nutzung in Hybrid- und Elektrofahrzeugen sowie in Windkraftanlagen enorme Steigerungsraten aufweist und hier nach Ablauf der Lebensdauer vor allem wegen der wesentlich größeren Masse der einzelnen Magnete eine entsprechende Demontage möglich erscheint. Zusätzliche Recherchen und Untersuchungen sollen zur Identifizierung bisher ungenutzter Rohstoffquellen (Rotschlamm, Nb/Ta-Erze, Kaolinaufbereitung, etc.) führen, sowie zur Anpassung bzw. Entwicklung geeigneter Technologien und Prozesse, um diese tatsächlich für die Gewinnung der Seltenen Erden verwenden zu können. Gerade bei diesen Metallen ist dies von besonderer Bedeutung, weil aufgrund ihres extrem dissipativen Einsatzes in vielen Anwendungen auf absehbare Zeit nicht mit Recyclingraten zu rechnen ist, wie sie bei den Massenmetallen Blei, Kupfer, Aluminium oder Eisen erzielt werden. Darüber hinaus lassen sich Bedarfssteigerungen nicht über Recycling, sondern nur über die Primärmetallurgie decken. Nachdem jedoch weltweit derzeit zahlreiche Minenprojekte in Entwicklung sind und die Verteilung der individuellen SE-Elemente in den Erzen keineswegs dem jeweiligen Bedarf entspricht, werden einige dieser Elemente mittel- oder langfristig im Überschuss vorhanden sein, während für andere nach wie vor Engpässe zu erwarten sind. So lassen sich die Seltenen Erden in zwei Gruppen einteilen, in die leichten Seltenen Erden (Sc, Y, La Eu) und in die schweren Seltenen Erden (Gd Lu), wobei in den Lagerstätten meist nur die leichten Seltenen Erden in nennenswerten Mengen bzw. Konzentrationen vorhanden sind. Aus diesem Grund wird für diese Arbeiten eine geeignete Schwerpunktsetzung erfolgen. 5. Refraktärmetalle Abb. 5: Zusammensetzung des erhaltenen SE-Doppelsulfats Unter den Refraktärmetallen ist aus nationaler Sicht vor allem das Element Wolfram von Bedeutung, weil Österreich mit einer Wolframförderung von etwa t im Jahr 2010 hinter China ( t) und Russland (2.500 t) gemeinsam mit Bolivien (1.100 t) und Portugal (950 t) zu den wichtigen Produktionsländern gehört 12. Darüber hinaus spielen hierzulande auch die Verarbeitung von Wolfram bis zu den fertigen Produkten als auch das Recycling bereits eine wesentliche Rolle. Im Bereich dieser Gruppe an Elementen lag daher der Schwerpunkt der durchgeführten Arbeiten in den letzten Jahren bei der Ausarbeitung eines Konzepts zur Aufarbeitung von wolframhaltigen Reststoffen, im Speziellen von Hartmetallschleifschlamm, mit dem Ziel der Gewinnung von möglichst reinem Wolframoxid. Nachdem aktuell im Produkt noch 235 ppm Co sowie 32 ppm Cr enthalten sind 13, gehen die weiteren Untersuchungen in Richtung Prozessoptimierung, um die Reinheit des Oxids noch wesentlich zu steigern. Bei der Behandlung dieser Schleifschlämme werden in einem ersten Laugungsschritt die säurelöslichen Bestandteile, vor allem das Bindemetall Cobalt, in Lösung gebracht, während nach der Röstung eine weitere Laugungsstufe das Wolfram in eine ammoniakalische wässrige Phase überführt. Im Gegensatz hierzu reichern sich die in relativ geringen Mengen im Hartmetall eingesetzten Metalle (Ti, Nb, Ta, etc.) im unlöslichen Rückstand an. Aus diesem Grund ist zu ermitteln, ob sich dieser Reststoff dazu eignet, entweder direkt oder mittels einer sinnvollen, einfachen Vorbehandlung in eine existierende Prozessroute zur Gewinnung dieser Metalle eingeschleust zu werden. Falls sich dies umsetzen lässt, wird sowohl eine ökonomische als auch ökologische Verbesserung erzielt, da weniger fester Reststoff zu entsorgen ist und weiters zumindest geringfügige zusätzliche Erlöse auftreten. Darüber hinaus ist zu prüfen, welche weiteren W-haltigen Reststoffe sich mit diesem neuen Prozess wirtschaftlich BHM, 157. Jg. (2012), Heft 1 Springer-Verlag Luidold, Antrekowitsch 35

5 verarbeiten lassen, um daraus Wolfram als auch andere Wertmetalle zu gewinnen. Aufgrund des hohen Preises von W-Konzentrat (etwa 20 $/kg W-Inhalt im Jahr ) werden sich Recherchen damit beschäftigen, aus welchen weiteren Rohstoffquellen Wolfram zu gewinnen ist, welche derzeit noch nicht genutzt werden. In Analogie zu den Seltenen Erden sind auch hier nicht nur Abfälle aus dem Konsumbereich sowie Nebenprodukte und Reststoffe aus der Produktion und Verarbeitung von Wolfram, sondern ebenso weitere potenzielle Möglichkeiten zu identifizieren und umzusetzen. Ein bedeutendes Anwendungsgebiet der Refraktärmetalle, vor allem von Molybdän und Vanadium, ist deren Einsatz in Form von Ferrolegierungen zur Herstellung von Eisen und Stahl. Die bisher in diesem Bereich durchgeführten Arbeiten dienten vor allem der Prozessoptimierung für die Gewinnung derartiger Vorstoffe. In den nächsten Jahren sollen die Recherchen und Untersuchungen im Rahmen des Research Studios Austria auch in diesem Bereich bisher brachliegende Rohstoffquellen verwertbar machen, wobei nicht nur die Ferrolegierungen der Refraktärmetalle zu betrachten sind, sondern darüber hinaus vor allem Ferronickel, da in einigen anderen Bereichen nickelhaltige Reststoffe bzw. Lösungen anfallen, welche einer weiteren Aufbereitung bedürfen (NiMeH-Akkus, Li-Ionen-Akkus, etc.) wodurch sich Synergieeffekte nutzen lassen. 6. Edelmetalle Hinsichtlich Recycling von Edelmetallen gibt es bereits eine sehr große Anzahl an Forschungs- und Entwicklungsergebnissen. Vieles daraus wurde auch schon in die großtechnische Praxis umgesetzt, woraus letztendlich resultiert, dass bei diesen Elementen im Vergleich zu den anderen Technologiemetallen relativ hohe Recyclingraten und -effizienzen erzielt werden. Dennoch gibt es auch in diesem Bereich nach wie vor Handlungsbedarf, weil einerseits die sich rasant ändernde Produktvielfalt im Bereich der Elektronik eine entsprechende Anpassung der gesamten Recyclingkette erfordert und da andererseits aufgrund unterschiedlicher Zukunftstechnologien (Pt für Brennstoffzellen in E-Fahrzeugen, Pt und Ru in Farbstoffsolarzellen, Pd für Kondensatoren und für die Meerwasserentsalzung, etc.) 4 der Bedarf an Edelmetallen stark zunehmen wird. So weisen unter anderem P.A. Wäger et. al. 14 darauf hin, dass der rasant wachsende Einsatz von RFID-Systemen (radio frequency identification) zukünftig in den herkömmlichen Abfallentsorgungs- und recyclingrouten (Müllverbrennung sowie Recycling von Aluminium, Papier, Glas und PET) eine Reihe von Problemen verursachen kann. Darüber hinaus weisen Prognosen 4 darauf hin, dass im Jahr 2030 etwa t Ag für die RFIDs notwendig sind, während im Jahr 2006 die Weltproduktion an Silber t betrug. Daher werden am Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie derzeit auf diesem Gebiet Konzepte verfolgt, wie nach einer Abtrennung der RFID-Labels von den Konsumgütern oder aus dem Abfall diese am zweckmäßigsten aufzuarbeiten sind. Um auch im Bereich der Edelmetalle zukünftigen Versorgungsengpässen entgegenzusteuern, sollen die vorgesehenen Recherchen, Überlegungen und Untersuchungen zukünftig entweder zu einer Effizienzsteigerung der derzeitigen Recyclingrouten oder zu einer Gewinnung von Edelmetallen aus bisher ungenutzten Rohstoffquellen führen. 7. Weitere Technologiemetalle Aufgrund der Situation hinsichtlich wirtschaftlicher Bedeutung der jeweiligen Metalle und des Risikos in Bezug auf die Verfügbarkeit der jeweiligen Rohstoffe (Abbildung 3) und der bereits am Lehrstuhl vorhandenen Forschungsarbeiten (beispielsweise hinsichtlich Lithium 15 ), werden sich die zukünftigen Tätigkeiten in dieser Gruppe von Metallen auf die Elemente Lithium, Cobalt, Gallium, Germanium, Indium und Antimon konzentrieren. Nachdem wie vorhin bereits erläutert, bisherige Untersuchungen es ermöglichen, die Seltenen Erden in Form eines Doppelsulfats aus NiMeH-Akkus zu extrahieren, beschäftigen sich die weiteren Arbeiten mit der Gewinnung von Cobalt und auch von Nickel aus der verbleibenden sauren Lösung. Hierbei sind die zum Teil beträchtlichen Gehalte an Fremdelementen zu berücksichtigen und darüber hinaus soll sich die letztendlich verbleibende wässrige Phase für eine neuerliche Laugung von wiederaufladbaren Nickelmetallhydrid-Batterien eignen, um einen geschlossenen Kreislauf des Lösungsmittels zu realisieren. Nachdem unter anderem auch bei der sauren Laugung von Hartmetallschrotten Co-Lösungen mit unterschiedlichsten Gehalten an Verunreinigungen anfallen, ergibt sich hier eine ähnliche Aufgabenstellung, da ein hydrometallurgischer Recyclingprozess sowohl ökonomisch als auch ökologisch nur sinnvoll ist, wenn ein geschlossener Lösungsmittelkreislauf erreicht wird und somit der Anfall großer Mengen an zu entsorgenden Abwässer entfällt. Eine weitere Recyclingroute, bei welcher Co-haltige Lösungen anfallen können, stellt die Aufbereitung gebrauchter Li-Ionen- Batterien dar, solange das teure Metall Cobalt nicht vollständig durch andere Materialien aus dem aktiven Elektrodenmaterial verdrängt wird. Die geplanten weiteren Tätigkeiten befassen sich ebenso wie bei den anderen Gruppen von Metallen mit der Identifikation und Nutzbarmachung von bisher brachliegenden Rohstoffquellen und der Verbesserung der gesamten Recyclingkette, um die zukünftige Verfügbarkeit sicherzustellen. Vor allem für die Metalle Indium, Gallium und Germanium ist dies von besonderer Bedeutung, weil diese keine eigenständigen Erzlagerstätten besitzen, sondern nur als Nebenprodukte bei der Herstellung von Massenmetallen anfallen, weshalb sich deren Gewinnung nicht beliebig steigern lässt. 8. Schlussfolgerung Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass trotz der enormen Bedeutung der Technologiemetalle für die heutige hochtechnologische Welt die Verfügbarkeit der Rohstoffe für deren Gewinnung keineswegs langfristig gesichert ist. Darüber hinaus steckt das Recycling dieser Elemente, von einigen Ausnahmen abgesehen, noch mehr oder weniger in den Anfängen. Zusätzlich zeigte sich, dass für diese Aufgabenstellungen komplexe Prozesse erforderlich sind, wo- 36 Luidold, Antrekowitsch Springer-Verlag BHM, 157. Jg. (2012), Heft 1

6 durch die Wirtschaftlichkeit der Verfahren trotz der hohen Preise der erhaltenen Wertmetalle oft in Frage gestellt wird. Eine diesbezügliche Verbesserung ist jedoch durch eine geeignete Vernetzung der Prozesse möglich, wenn nicht einfach aus einem Stoffstrom ein oder einige wenige Elemente gewonnen und die restlichen Feststoffe bzw. Abwässer deponiert bzw. entsorgt werden. Eine selektive Rückgewinnung der einzelnen Wertkomponenten ist hier einzufordern, um auch bei diesen Metallen ein Zero-Waste- Konzept zu realisieren. Somit sollen die geplanten Forschungsarbeiten letztendlich bewirken, dass geeignete Kombinationen verschiedenster Prozessrouten so weit als möglich geschlossene Wertmetallkreisläufe verwirklichen, sodass einerseits natürliche Ressourcen geschont werden, indem geringere Mengen über die Primärroute zu gewinnen sind, und andererseits der Bedarf an Deponien für diverse Reststoffe minimiert wird. Darüber hinaus soll die allgemeine Verbesserung der Rohstoffverfügbarkeit für die Technologiemetalle die weitere Entwicklung und den Ausbau der Zukunftstechnologien sichern. 9. Danksagung Die Autoren bedanken sich bei der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft mbh (FFG) und dem Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend (BM- WFJ) für die finanzielle Unterstützung. Literatur 1 Graedel, T. E., et al.: What do we know about metal recycling rates?, In: Journal of Industrial Ecology, 15 (2011), pp Industrial Minerals. ( ) 3 Rare earths, rare_earths/mcs-2011-raree.pdf ( ) 4 Angerer, G., et al.: Rohstoffe für Zukunftstechnologien, Stuttgart, Deutschland, Fraunhofer Verlag, Noel, F.: Indium and indium compounds, In: Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth, Completely Revised Edition, A 14. Weinheim, Deutschland, WILEY-VCH, Greber, J. F.: Gallium and gallium compounds, In: Ullmann s Encyclopedia of Industrial Chemistry, Sixth, Completely Revised Edition, A 12. Weinheim, Deutschland, WILEY-VCH, Critical raw materials for the EU: Report of the Ad-hoc Working Group on defining critical raw materials, ( ) 8 Schüler, D., et al.: Study on Rare Earths and Their Recycling, Öko-Institut e.v., [Report] (2011), Final Report for the Greens/EFA Group in the European Parliament, pp Kaindl, M., et al.: Extraction of rare earths from used nickel metal hydride batteries, In: Proceedings of EMC 2011, Volume 4, Harre, J. und U. Waschki (Hrsg.), Düsseldorf, Deutschland, GDMB, 2011, pp Luidold, S., H. Antrekowitsch: Rückgewinnung von Seltenen Erden aus Nickelmetallhydrid-Akkumulatoren, In: DepoTech 2010, Lorber, K. E. et al. (Hrsg.), Leoben, Österreich, Institut für nachhaltige Abfallwirtschaft und Entsorgungstechnik, 2010, S Lanthanide Resource and Alternatives, RareEarthsRareMetals/oakdene-hollins-research-and-consultinglanthanide-resources-and-alternatives ( ) Mineral Commodity Summaries Tungsten, usgs.gov/minerals/pubs/commodity/tungsten/mcs-2011-tungs.pdf ( ) 13 Angerer, T., et al.: Technologien zum Recycling von Hartmetallschrotten (Teil 3), In: World of Metallurgy Erzmetall, 64 (2011), S Wäger, P. A., et al.: Smart labels in municipal solid waste a case for the precautionary principle?, In: Environmental Impact Assessment Review, 25 (2005), pp Luidold, S., H. Antrekowitsch: Lithium Rohstoffquellen, Anwendung und Recycling, In: Sondermetalle und Edelmetalle, 121. Clausthal-Zellerfeld, GDMB, 2010 BHM, 157. Jg. (2012), Heft 1 Springer-Verlag Luidold, Antrekowitsch 37