Potenzial und Recycling Seltener Erdmetalle aus IT-Geräten
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- Carin Berg
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1 Potenzial und Recycling Seltener Erdmetalle aus IT-Geräten Prof. Dr.-Ing. Kerstin Kuchta Technische Universität Hamburg- Harburg (TUHH) InsDtut für UmwelFechnik und EnergiewirtschaJ Harburger Schlossstraße 36, D Hamburg Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 1
2 Inhalt 1. IT Geräte / Potenzial 2. Inventaranalyse / Bestimmung ressourcenrelevanter Bauteile 3. Recycling / Bedarf für zukünftige Technologien 4. Fazit Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 2
3 Zusammensetzung von Elektro(nik)altgeräten Aus VDI 2343 BlaF 4 Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 3
4 Ressourcenpotenzial E- SchroC Source: Empa Material SG1 Große Haushaltsgeräte SG5 kleine Haushaltsgeräte SG3 IT Eisen Aluminium 14 9, SG4 Lampen Kupfer ,22 Blei 1,6 0,57 0,29 - Quecksilber 0, , , ,02 Gold 0, , , Palladium 0, , , Indium 0 0 0,0005 0,0005 Kunststoff mit Flammschutz 0,29 0, ,7 Kunststoffe Bleiglas Glas 0,017 0,16 0,3 77 Andere 10 6,9 5,7 5 Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 4
5 Seltene Erdmetalle in IT Geräten Bauteil FestplaFen Lautsprecher LED CCFL Display Seltene Erdmetalle Bauteil Neodym Praseodym Dysprosium Samarium YFrium Gadolinium Terbium Europium Cer Lanthan FunkGon Magnete Lumineszenz Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 5
6 IT Ausstattungsbestand je Haushalt 3 2,5 Deutschland Hamburg 2 1,5 1 0,5 0 Notebook Desktop PC Mobiltelefon Spielekonsole TV Nach Bräüninger 2012 Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 6
7 Konsumprognose IT- und TelekommunikaGonsgeräte Hamburg Obergrenze 3 % Steigerung der Ausgaben Nach Bräüninger 2012 Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 7
8 Lebensdauer von IT Geräten Aus deutscher Secondhand-Internetplattform ebay.de - durchschnittlich Laptops pro Tag auf ebay.de verkauft (refurbished, gebraucht, defekt) - Hersteller: HP, Lenovo, Dell, Acer, ASUS, Toshiba, Apple, Fujitsu/Siemens, Sony and Samsung 250 ebay.de - laptops Apple Anzahl der Laptops Samsung Sony Toshiba ASUS Fujitsu/ Siemens Acer- Dell Aus professionellem Bereich in HH Rechner pro Jahr Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 8
9 Gesammelte IT Geräten Informations- / Telekommunikationsgeräte, Geräte der Unterhaltungselektronik 15% 1% Fernseher & Zubehör 40,4% Flachbildschirmgeräte 43% Computer & Zubehör 1% Musikzubehör Andere Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 9
10 CCFL Hintergrundbeleuchtung eines LCD- TV Cold Cathode Fluorescent Lamp Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 10
11 Massenanteile an Leuchtstoffen in der CCFL- Röhre Ø- Gewicht einer CCFLröhre [g] Ø- Anzahl an CCFLröhren pro Gerät Massenanteile Leuchtstoffe an CCFL-Röhre [%] Massenanteile an den Leuchtstoffen [%] Gadolinium Terbium Cer Lanthan Europium Yttrium Praseodym Notebook 1 1 Monitor 1,5 6 Fernseher ,10 8,72 0,64 0,54 0,36 0,18 0,05 <0,01 nach Kessel 2012 und Buchert, M., et al., et al KonzentraDonen: 3 mgse/ kg Notebook Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 11
12 Seltene Erden in LEDs LED-3 (geglüht) mg/kg!g/led Gadolinium 1,72 0,0344 Indium 51,3 1,026 Cer 92,2 1,844 Europium 67,5 1,35 Praseodym <2 <0,04 Terbium 43,7 0,874 Gallium 117 2,34 Mrosk, C 2009 Kessel, K,.Hobohm, J. Qualita5ves und quan5ta5ves Sekundärrohstoffpoten5al von Seltenen Erden in LCD- Fernsehern. Diplomarbeit an der TUHH2012. Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 12
13 Seltene Erden Magnete des Schwingspulenbetätigers Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 13
14 Geöffnete Spindelmotoren mit Ringmagneten von opgschem Laufwerk (links) und FestplaCe (rechts), Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 14
15 QualitaDve FestplaFen- Permanentmagnet- Zusammensetzung ausgewählter Hersteller Toshiba IPC Medion Medion Maxdata Artist Natcomp Medion SP Topnote MD MD Harvard KN MD 4600 H SLPro 6480iPT F Kupfer x x x Eisen x x x x x x x Neodym x x x x x x x Nickel x x x x x Praseodym x x x x x x Zink x Hobohm 2012 Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 15
16 Neodym in IT Geräten Notebook Computer Bauteil Neodym in mg Neodym in mg Festplatte 1120, ,55 Lautsprecher 626, ,70 CDROM-Laufwerk 911,65 998,64 Lüfter 2,4 8,22 Diskettenlaufwerk 1144,05 4,71 Gesamtmasse 4431, ,05 Literatur anderer Autoren zwischen 2 und 20 g/ Rechner (L. Westphal 2012) Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 16
17 Neodym im IT Geräten Potenzial von 4 bis 6 g Neodym pro Rechner Konzentration von 5 30 % in Magneten Konzentration von 1 2 g/kg Rechner Potenzial Europa: 103 Mio. Stk. (Gartner, 2011) à 515 Mg Neodym pro Jahr Deutschland: 13,4 Mio. Stk. (Bitcom, 2011) à 67 Mg Neodym pro Jahr Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 17
18 Business case: Erfassung und Recycling von Autokatalysatoren Monolith 1 kg/ Fahrzeug Edelmetallgehalt ca. 2 g/ Kat Kat- Edelmetallgehalt im Fahrzeug 0,0013 g/kg Weltumspannendes Sammelsystem Deutschland Weltmarkmührer privatwirtschajlich Ohne direkte rechtliche Vorgaben Recycling von 6 Mg bei einem der größten Sammler Deutschlands (Bilder Mairec) Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 18
19 Rohstoffe Bauteile/ Geräte Nebenprodukte Produktion Konsum Erfassung Sortierung/ Vorbehandlung Mono/gemischte Fraktion Mono/gemischte Fraktion Refining Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 19
20 Anlagen für die Behandlung von E-Schrott in Deutschland ca. 300 kleinere Demontagebetriebe davon ca. 130 Werkstätten soziale /caritative Einrichtungen ca. 120 mittelständische oder konzerngebundene Unternehmen, die Material manuell und maschinell verarbeiten Die Verwertungskapazitäten der streuen breit ; t/a. Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 20
21 Vorzerlegung (manuell, mechanisch oder kombiniert) Materialaufschluss/ Trennung von miteinander verbundenen Materialien wie: Gehäuse, Leiterplatten, Bauteile Schadstoffe, Bauteile Bauelemente, Leiterplatten Stahl, Kunststoff, Aluminium Separation manuell, maschinell (Prall- oder Schlagbeanspruchung ) oder ggf. Roboter Trennung von Verbindungen zwischen den Wertstoffen wie diverse Metalle, Kunststoffe und Glas. Output: gezielt sortierte Fraktionen Vorzerlegung (Aufschluss) Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 21
22 Rückgewinnung der Selten Erdmetalle Makroskalisch / Bauteil Mikro/ nanoskalisch Potenzial Magnete, z.b. Neodym, Dysprosium Leuchtstoffe, z.b. Yttrium, Europium Erfassungssystem Spezifische Sammlung Gemischte Fraktion Potenzielle Verfahren Schmelze Flotation Dielektrophorese Biosorption Isotrophe Flüssigkeiten Extraktion Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 22
23 Zusammenfassung Vorsorgliches Recycling Identifikation und Sammlung in Bauteilen Identifikation / Gestaltung der Konzentratfraktionen Entwicklung angepasster Refining-Technologien Verschaltung von Recycling und Primärgewinnung Produktgestaltung Zugänglichkeit der wichtigen Stoffe technologisch sicherstellen Ressourcen aus Abfall München 2012 K. Kuchta 23
24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Ressourcen 24 aus Abfall München 2012 K. Kuchta 24
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