Im Projekt NEO-CYCLE erforschen Fraunhofer IKTS und die TU Bergakademie Freiberg neue Verfahren zur Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe aus Altmagneten.
Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS entwickelt gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg neue Verfahren, um Seltene Erden und weitere Rohstoffe aus ausgedienten Permanentmagneten zurückzugewinnen. Im EU-Projekt NEO-CYCLE untersuchen die Forschenden, wie sich insbesondere Neodym, Eisen und Bor aus Elektronikschrott extrahieren und für neue industrielle Anwendungen aufbereiten lassen.
Neodym-Eisen-Bor-Magnete kommen unter anderem in Elektrofahrzeugen, Windenergieanlagen, Smartphones und Festplatten zum Einsatz. Angesichts des steigenden Bedarfs und der hohen Importabhängigkeit Europas gewinnt ihre Wiederverwertung an Bedeutung. Nach Angaben der Fraunhofer-Gesellschaft werden rund 90 Prozent des benötigten Neodyms aus China importiert. Gleichzeitig werden Altmagnete in Europa bislang kaum recycelt.
Zwei Verfahren zur Rohstoffrückgewinnung
Im Mittelpunkt des Projekts stehen Magnete aus ausgedienten Festplattenlaufwerken von Computern und Laptops. Die Forschenden untersuchen zwei unterschiedliche Aufbereitungsverfahren: die Feststoffchlorierung und einen elektrochemischen Prozess.
Bei der Feststoffchlorierung wird dem zerkleinerten Magnetmaterial Ammoniumchlorid zugesetzt. Durch eine thermische Behandlung entstehen Metallchloride und eine hochreine Ammoniaklösung. Erste Ergebnisse zeigen, dass sich die Metalle auf diese Weise nahezu vollständig extrahieren lassen, während vergleichsweise wenig Chemikalien benötigt werden.
Beim zweiten Verfahren werden pulverisierte Magnetabfälle in einer elektrochemischen Zelle behandelt. Dabei dient unter anderem verdünnte Schwefelsäure als Elektrolyt. Zunächst wird eine borhaltige Lösung gewonnen, die anschließend aufkonzentriert und beispielsweise in der chemischen oder pharmazeutischen Industrie eingesetzt werden kann.
Aufbereitung für verschiedene Industriezweige
Die gewonnenen Stoffströme werden am Fraunhofer IKTS mit selektiven hydrometallurgischen Verfahren weiter getrennt. Ziel ist es, Neodym und Eisen zu extrahieren und die entsprechenden Metallsalze in reiner Form zu gewinnen.
Die Projektpartner wollen die zurückgewonnenen Rohstoffe anschließend für unterschiedliche Anwendungen aufbereiten. Neben der chemischen und pharmazeutischen Industrie kommen auch die Wasserstoffwirtschaft und die Düngemittelindustrie als Abnehmer infrage.
Pilotanlage bereits geplant
NEO-CYCLE wird im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms Horizon Europe gefördert und hat eine Laufzeit von vier Jahren. Eine Pilotanlage ist bereits vorgesehen.
Langfristig verfolgen die Projektpartner ein Zero-Waste-Konzept, bei dem möglichst alle zurückgewonnenen Materialien einer weiteren industriellen Nutzung zugeführt werden. Die Verfahren befinden sich derzeit noch in der Entwicklung. Mit dem Projekt soll eine Grundlage geschaffen werden, um strategisch wichtige Rohstoffe künftig verstärkt innerhalb Europas zurückzugewinnen und zu verwerten.
Bild ganz oben: Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe: Wissenschaftlerin Hawi Lemma Challa an der Technikumsanlage im Fraunhofer IKTS in Freiberg. Foto: Fraunhofer IKTS