Seltene Erden aus alten Leuchtstoffröhren zurückgewinnen
Von Wolfgang Kempkens
Sie sind Sondermüll, ausrangierte Leuchtstoffröhren. Dabei enthalten sie seltene Wertstoffe, darunter auch die begehrten Seltenen Erden. Jetzt haben Forscher der TU Freiberg ein Verfahren entwickelt, dass diese Rohstoffe zurückgewinnt – und rentabel ist.
Seltene Erden machen ihrem Namen alle Ehren, zumindest was „selten“ betrifft. Ihr Wert ist hoch und leicht beeinflussbar. China, das 90 Prozent der Seltenen Erden fördert, hat auch schon damit gedroht, den Export zu drosseln. Zu finden sind die seltenen Metalle in Displays, Leuchtstoffröhren, Mobiltelefonen, Dauermagneten, Akkus und selbst in Polituren.
Ausgediente Geräte werden zwar recycelt. Doch die winzigen Mengen Seltener Erden ließen sich bisher nicht zurückgewinnen. Oft sind nur geringe Mengen verbaut, deren Rückgewinnung zu aufwendig und damit zu teuer ist.
Chemiker der Technischen Universität Bergakademie Freiberg haben jetzt ein Verfahren entwickelt, das auch kleinste Mengen Seltener Erden und anderer Rohstoffe wie Quecksilber zurückgewinnen kann. Die Bedeutung des Verfahrens liege darin, „dass wir auf einfachstem Wege sämtliche Leuchtstoffe unabhängig von ihren Seltenerdgehalten aufarbeiten“, so Professor Martin Bertau, Direktor des Instituts für Technische Chemie, der die Forschungsarbeiten leitete. „Wir isolieren die Metalle in reiner Form voneinander – ohne unzählige Trennstufen, wie dies in der klassischen Seltenerd-Aufbereitung der Fall ist.“
Aus einigen Tonnen Abfall werden einige Kilogramm Wertstoffe
Ganz ohne Trennstufen geht es allerdings nicht. Die Innenbeschichtungen von Leuchtstoffröhren, die während des Betriebs Licht erzeugen, werden mit Salzsäure abgewaschen. Es entsteht eine Art Brei, Slurry genannt, der neben den begehrten Seltenen Erden Yttrium, Gadolinium und Europium auch Verunreinigungen wie Calzium und Barium enthält.
Um letztere abzutrennen, wird der Slurry mit Schwefelsäure vermischt. Dabei wird Calzium zu Gips, Barium zu Schwerspat. Jetzt sind in der Salzsäure nur noch die Seltenen Erden gelöst. Die werden per Diffusionsdialyse von der Säure getrennt. Dieser Anlagenteil besteht aus einer Membran, die nur Seltene Erden durchlässt. Für andere Moleküle wirkt sie wie eine Sperre. Zuletzt werden die Metalle, die als Oxide vorliegen, voneinander getrennt.
Das Besondere der Entwicklung in Freiberg: Die Forscher haben den Schritt aus dem Labor hin in eine größere Anlage geschafft. Eine größere Anlage hat die TU gemeinsam mit der Firma FNE Entsorgungsdienste Freiberg und der Firma NARVA Lichtquellen GmbH & Co. KG entwickelt. Die Anlage ist für die Verarbeitung von einigen Jahrestonnen Produktionsabfällen ausgelegt. Gewonnen werden Seltene Erden im Kilogrammbereich. „De facto ist es eines der wenigen Verfahren, die den Sprung aus dem Labor in die industrielle Produktion geschafft haben und dabei gleichzeitig wirtschaftlich ist“, erklärt Prof. Bertau.
Recycelt werden zunächst Produktionsabfälle des Leuchtmittelhersteller Narva im mittelsächsischen Städtchen Brand-Erbisdorf, der die gesamte Palette abdeckt, von der klassischen Leuchtstoffröhre bis zur Leuchtdiodenlampe. Der wertvolle Ausschuss wird zur FNE Entsorgungsdienste Freiberg gefahren und dort in der neuen Anlage aufbereitet. Die Seltenen Erden, aber auch Metalle wie Quecksilber, werden sortenrein zurückgewonnen. Narva setzt sie, nachdem sie bei einem weiteren Dienstleister gereinigt worden sind, wieder in der Produktion ein.
Positive Bilanz trotz Preisverfall
Trotz des aktuellen Preisverfalls bei Seltenen Erden ist das Verfahren rentabel. „Wir haben eine positive Bilanz“, sagt Martin Seifert, Doktorand bei Bertau und Leiter des FNE-Ressorts Aufarbeitung. Europiumoxid etwa kostet rund 600 Euro pro Kilogramm. 2012 waren es noch gut 3000 Euro.
