Mikroorganismen sollen Rohstoffe aus Elektroschrott extrahieren

Jedes Jahr fallen Millionen Tonnen an Elektroschrott an: Smartphones, Computer, Radios. Sie enthalten wichtige Rohstoffe wie Kupfer, Gold oder Metalle der Seltenen Erden. Oft lohnt es sich nicht, diese zurückzugewinnen, und der Elektroschrott wird verbrannt. Das Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB hat biobasiertes Verfahren entwickelt, um begehrte Rohstoffe zu recyceln.

Rückgewinnung von Metallen mittels Biomining, kurz RüBioM, nennt das Stuttgarter Fraunhofer-Institut das Projekt. Dabei werden Mikroorganismen darauf angesetzt, die Metalle aus dem Elektroschrott zu extrahieren.

Dazu wird zunächst der Elektroschrott zerkleinert. Die Schrottpartikel kommen dann in einen Bioreaktor zusammen mit Mikroorganismen wie Pseudomonas aeruginosa. Das ist ein berüchtigtes Stäbchenbakterium, das Infektionen auslösen kann und das die Weltgesundheitsorganisation als Antibiotika-resistenten Krankenhauskeim einordnet.

Mikroorganismen produzieren Säure

Für das Fraunhofer-Projekt verfügt der Mikroorganismus jedoch über eine nützliche Eigenschaft: Er produziert Säuren und andere Verbindungen, die Metalle lösen, die in dem Elektroschrott stecken. Bioleaching heißt dieses Verfahren.

Am Ende des Bioleachings steht eine metallhaltige Lösung. Diese wird in einem zweiten Schritt mithilfe von Mikroalgen aufbereitet: Diese absorbieren die Metalle, die anschließend zurückgewonnen werden können.

Das biologische Verfahren ermöglicht es laut Fraunhofer IGB, gezielt bestimmte Metalle zu recyceln. Das Team hat sich zunächst auf Palladium konzentriert, ein Element aus der Gruppe der Platinmetalle. Zudem wurden noch Tests mit Neodym durchgeführt, einem Metall der Seltenen Erden, das beispielsweise für starke Permanentmagnete verwendet wird. Vorteil des biologischen Verfahrens ist, dass es ohne giftige Chemikalien auskommt und bei niedrigen Temperaturen abläuft.

„Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie sind ermutigend“, resümiert Projektleiter Lukas Kriem. Beim Palladium lag die Freisetzung durch Bioleaching um mehr als 13 Prozent höher als bei einem chemischen Verfahren. Mithilfe der Biosorption habe anschließend über 30 Prozent des Palladiums aus der Lösung herausgezogen werden können.

Bei Neodym gebe es „positive erste Ansätze“, sagte Kriem. Doch könnten die Ergebnisse derzeit „nicht mit chemischen Verfahren mithalten“.– noch nicht, betont der Forscher.

Mining mit Pflanzen und Viren

Bioleaching und Biosorption sind nicht die einzigen biologischen Verfahren, um Rohstoffe zu gewinnen. Beim sogenannten Phytomining werden Pflanzen dazu eingesetzt, Metallionen über ihre Wurzeln aus dem Boden aufzunehmen. Ursprünglich wurde das Verfahren genutzt, um kontaminierte Böden zu reinigen. Seit rund 30 Jahren testen Forscher auch den Abbau von Metallen auf diese Weise. Auch Viren werden zum Mining eingesetzt.

Das vom Fraunhofer IGB entwickelte Verfahren soll zu einer Kreislaufwirtschaft beitragen und dazu, die Abhängigkeit Europas von Rohstoffimporten zu verringern. „Manchmal liegt der Schatz nicht tief unter der Erde, sondern direkt in unserer Schublade“, sagt Kriem.

Allerdings handelt es sich bei der Arbeit um Grundlagenforschung. Bis das Bioleaching und die Biosorption reif für den industriellen Einsatz sind, gibt es nach Angaben der Forscher noch einiges zu tun. Das Fraunhofer-Team stellt seine Arbeit in der kommenden Woche auf der IFAT, der Leitmesse für Umwelttechnologien in München, vor und sucht nach Partnern aus der Abfallwirtschaft und der Industrie für Folgeprojekte.

(wpl)