Recycling seltener Erdmetalle

Recycling seltener Erdmetalle Allgemeines zu den Seltenen Erden Nach IUPAC umfassen die seltenen Erdmetalle (SE) die Elemente der Lanthanoiden und die beiden Elemente Scandium und Yttrium, insgesamt also 17 Elemente. Obwohl ihr Name es vermuten lässt, sind die SE nicht selten. Sie kommen sogar an vielen Orten in der Erdkruste vor, jedoch nur in geringen Konzentrationen. Lagerstätten mit grossen und reichhaltigen Vorkommen sind selten, insofern hat der Name seltene Erdmetalle also trotzdem seine Berechtigung. Die Gewinnung von SE ist sehr aufwändig. Sie kommen als Gemische in Erzen vor, aus welchen sie unter Verwendung von Laugen und Säuren aufgeschlossen werden. Dabei entsteht ein Gemisch aus welchem in einem weiteren Schritt die verschiedenen Seltenen Erden separiert werden. Oft kommen sie in Verbindung mit radioaktiven Elementen vor, so dass bei ihrer Separierung radioaktive Abfälle entstehen. Noch vor wenigen Jahrzehnten hielt sich das Interesse für Seltenen Erden auf dem Weltmarkt in Grenzen, doch mit dem Durchbruch der modernen Technik in unserer Gesellschaft ist die Nachfrage und somit der Preis der SE weltweit gestiegen, da sie Schlüsselelemente in fast allen unserer Elektronischen Anwendungen sind. China dominiert den Weltmarkt der Seltenen Erdmetalle mit einem Marktanteil von über 90 Prozent. Die USA förderte bis in die 80er Jahre den Löwenanteil, wobei heute nur noch ein verschwindend kleiner Anteil aus den Staaten stammt. Schärfere Umweltauflagen erhöhten die Kosten deren Förderung, so dass das Geschäft mit SE in den USA nicht mehr profitabel war und man die wertvollen Rohstoffe lieber aus China importierte. Wobei darauf hingewiesen sein will, dass sich das Reich der Mitte beim Abbau der seltenen Erden kaum um die Umwelt und die Menschen in den Fördergebieten schert. Vor ein paar Jahren mussten die westlichen Industriestaaten jedoch erfahren, dass es keine optimale Lösung ist die Förderungen gänzlich China zu überlassen, denn das Reich am Jangtsekiang führte Exportbeschränkungen ein, so dass die Versorgung an Seltene Erdmetallen im Westen seither nicht mehr sichergestellt ist. Unter Anderem versuchen die Chinesen auf diese Weise Produktionsstätten westlicher Unternehmen in ihr Land zu locken. Abb. 1: Entwicklung des Weltmarktes der SE Abfalltechnik, FS 2014, ETH Zürich Manuel Holzer Die Verwendung der Seltenen Erdmetalle ist so Umfangreich wie ihre Eigenschaften. Zum Beispiel lassen sich unter Verwendung von Neodym aussergewöhnlich starke Magneten herstellen, die in Windrädern oder Hybridmotoren eine wichtig Rolle spielen. Yttrium verleiht LCD-­‐ Bildschirmen stärkere Farben oder Europium kommt in LED’s und Leuchtstoffröhren zum Einsatz. Abbildung 2: Einsatz der seltenen Erden im Fahrzeugbau
Recycling seltener Erdmetalle Die Zurückgewinnung Seltener Erdmetalle aus Elektroschrott steckt noch in den Kinderschuhen. Eine Hauptschwierigkeit besteht darin, dass sie in sehr kleinen Mengen und meistens in Legierungen mit anderen Metallen verwendet werden und somit nur unter grossem Aufwand in ihrer reinen Form zurückzugewinnen sind. Ein Laptop zum Beispiel enthält circa 2g Neodym. Doch es gibt einige Projekte, die mit Erfolg SE recyceln. Honda zum Beispiel tut dies nun mit den Batterien der Hybridfahrzeuge im grossen Stil. Dafür nehmen sie die Fahrzeuge gratis zurück. Plastik und Metall wird mechanisch getrennt und die Metallfraktion wird dann mit Säuren behandelt um daraus die SE abzutrennen, ähnlich wie beim Rohstoffabbau. Daimler verfolgt den Ansatz, die Motoren so zu konstruieren, dass das Recycling der SE möglichst einfach vonstatten geht und vor kurzem ging in Frankreich eine Anlage vom Chemieunternehmen Solvay-­‐ Rhodia in Betrieb, die die SE in Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren Ertrag erbringend zurückgewinnt. Dabei handelt es sich um die Elemente Lanthanum, Cerium, Terbium, Yttrium, Europium und Gadolinium. In einem ersten Verfahrensschritt werden Kunststoff, Metall und Glas abgetrennt und der Rest der Leuchtstofflampen wird zu einem Pulver zermahlen, aus welchem dann durch chemische Aufbereitung die SE extrahiert werden. Insgesamt können so 90% der wertvollen Metalle zurückgewonnen werden, so stehen zwischen 5-­‐ 50 % der bei der erneuten Herstellung neuer Lampen verwendeten Rohstoffen aus dem Recycling-­‐ Prozess zur Verfügung. Im Jahr werden im gesamten Konzern ca. 12'000 Tonnen SE aus verschiedenen Recyclingprozessen wiedergewonnen. Ein Vorteil des recyceln von Lampen besteht darin, dass bereits ein System zu deren Sammlung existiert, und dies die Leute auch benutzen. In Mobiltelefonen steckt ebenfalls ein hohes Potential zur Rückgewinnung der SE, doch wenn sie nicht mehr gebraucht werden, liegen sie oft unbeachtet in einer Schublade rum oder landen im Mülleimer und schliesslich in der KVA, wo bis jetzt noch kein Recycling seltener Erdmetalle betrieben wird. Abfalltechnik, FS 2014, ETH Zürich Manuel Holzer Quellen: http://www.wiwo.de/technologie/umwelt/rohstoffe-­‐wie-­‐sich-­‐seltene-­‐erden-­‐
recyceln-­‐lassen/8784164.html http://www.gtai.de/GTAI/Navigation/DE/Trade/maerkte,did=680842.html http://de.wikipedia.org/wiki/Seltenerdmetalle Abfalltechnik, FS 2014, ETH Zürich Manuel Holzer