Seltenerd-Metalle sind begehrte Rohstoffe für moderne Hightech-Geräte und Anwendungen. Sie stecken in Handys und Computern, aber auch in Windkraftanlagen und Elektroautos. Ein Teil dieser Metalle, darunter vor allem das Neodym, werden verbaut, weil sie starke Magneten sind. Doch obwohl Seltenerd-Metalle ein weltweit knapper Rohstoff sind, wird nur ein verschwindend geringer Teil dieser Elemente aus den ausgedienten Geräten wiedergewonnen. Nur ein Prozent der Altmagneten wird bisher recycelt.
Keine sauren Abwässer
Um das zu ändern, haben nun Forscher der TU Bergakademie Freiberg ein neues Verfahren entwickelt, durch das die Seltenerd-Metalle leichter und umweltschonender aus den Altmagneten herausgelöst werden können. Anders als bei bisherigen Methoden verwenden die Chemiker dabei ein besonderes Aufschlussverfahren – die sogenannte Feststoffchlorierung.
Bei dieser Methode werden gemahlene Altmagneten zunächst mit Ammoniumchlorid vermischt. Das Chlorid setzt beim Erhitzen Chlorwasserstoff frei, der mit den Metallen der Magneten reagiert und sie in Metallchloride umwandelt. Der Clou dabei: Diese Metallchloride können anschließend leicht in Wasser gelöst werden. “Im Gegensatz zur Laugung mit Mineralsäuren fallen dabei keine sauren Abwässer an, und auf eine teure Neutralisierung kann ebenfalls verzichtet werden”, erklärt Martin Bertau von der Bergakademie Freiberg.
Lohnend für Umwelt und Entsorger
Im Vergleich zum konventionellen Ansatz kommt dieses Seltenerdrecycling – ganz im Sinne der Nachhaltigkeit – mit bedeutend geringerem Chemikalienbedarf und erheblich reduzierten Entsorgungsaufwand aus. Denn das unverbrauchte Ammoniumchlorid lässt sich zurückgewinnen, in dem man den Gasstrom abkühlt. Zudem kann das beim Reaktionsprozess entstehende Ammoniak ebenfalls aus der Gasphase abgetrennt werden. Dieses Gas ist ein wichtiger Chemie-Rohstoff und kann daher verkauft werden.
Der Gewinn daraus reicht aus, um den Preis für das Ammoniumchlorid und die Energiekosten mehr als auszugleichen, wie die Forscher erklären. Das Ganze lohnt sich daher sogar finanziell – was die Chance erhöht, dass künftig mehr Magnete auf diese Weise recycelt werden könnten. Hinzu kommt, dass dieses Recyclingverfahren vom Ablauf her effektiv ist: “Ein Drehrohrofen als Reaktorsystem ermöglicht zudem einen kontinuierlichen Ablauf”, erklärt Bertau. Unter diesen Bedingungen halte die Feststoffchlorierung demnach eine ganze Reihe an Vorteilen bereit.
Die Forscher haben ihr Verfahren bereits zum Patent angemeldet. Eine erste großtechnische Anwendung wird zurzeit von FNE Entsorgungsdienste Freiberg umgesetzt. Diese Firma hat auch schon erfolgreich ein Verfahren für das Recycling von seltenerdhaltigen Leuchtstoffen realisiert. “Mit der Demonstrationsanlage können wir zukünftig sowohl seltenerdhaltige Altmagnete als auch Leuchtstoffabfälle auf neuartige Weise und im zweistelligen Jahrestonnenmaßstab aufarbeiten”, erklärt Geschäftsführerin Karin Jacob-Seifert.
