Dr. Lesia Sandig-Predzymirska untersucht an der Bergakademie Freiberg umweltschonende Methoden für das Recycling von Edelmetallen aus Elektrokatalysatoren. Foto: C. Mokry für die TU Bergakademie Freiberg
Neues Recycling-Verfahren für ausgemusterte Wasserspalter entwickelt
Freiberg, 3. August 2023. Um Platin, Iridium, Ruthenium und andere wertvolle Metall-Katalysatoren aus abgehalfterten Elektrolyseuren zurückzugewinnen, haben Freiberger Forscher im europäischen Verbundprojekt „Recycalyse“ eine neue Recycling-Technologie entwickelt. Durch dieses patentierte hydrometallurgische Verfahren lassen sich laut Bergakademie Freiberg rund 90 Prozent der in den Wasserspaltern enthaltenen Edelmetalle für die Fertigung neuer Elektrolyseure zurückgewinnen. Angesichts der ehrgeizigen Pläne von Bundesampel und EU, Öl und Kohle durch Wasserstoff zu ersetzen, der mit Ökostrom in künftigen Groß-Elektrolyseuren gewinnen wird, dürfte diese Methode erhebliche Marktpotenziale erschließen.
Neue Methode soll umweltfreundliches und preiswertes Recycling ermöglichen
„Die Rückgewinnung der verschiedenen Katalysatorschichten aus Edelmetallen, das Herzstück des Protonen-Austausch-Membran-Elektrolyseurs, benötigt bislang einen energieaufwändigen und potenziell umweltschädlichen Verfahrensschritt“, erklärt Dr. Lesia Sandig-Predzymirska vom Projektteam. „Wir haben ein hydrometallurgisches Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium entwickelt und patentiert, bei dem kostengünstige Chemikalien eingesetzt werden, um die für die Industrie wertvollen Rutheniumkomplexe effizient zu gewinnen.“ Dies unterstütze auch kreislaufwirtschaftliche Ansätze: „So werden Ausgangsstoffe hergestellt, die direkt für die Produktion neuer Elektrokatalysatoren verwendet werden können, um den Materialkreislauf zu schließen.“
Das Archivfoto zeigt das Herzstück eines PEM-Elektrolyseurs, den Siemens im Jahr 2015 an die Salzgitter AG geliefert hatte. Foto: Siemens
Trennen, laugen, aufbereiten
Konkret haben die Freiberger zusammen mit weiteren „Recycalyse“-Partnern untersucht, wie sich Gold und andere Prozess-Katalysatoren von den fluor-haltigen Membranen in sogenannten PEM-Elektrolyseuren wieder trennen lassen, wenn die Anlage ihr „Lebensende“ erreicht hat. In ihrem hydrometallurgischen Verfahren lösen sie zunächst die Edelmetalle mit einem Alkohol-Wasser-Gemisch von den Anoden beziehungsweise Membranen. Die so gewonnene Lösung laugen sie dann aus und raffinieren schließlich die Edelmetalle daraus.
Millionenzuschuss von der EU
Insgesamt hat die EU für das Projekt „Recycalyse“ 5,5 Millionen Euro Forschungszuschüsse bis zum Herbst 2023 zugesagt. Die Federführung hat das „Dänische Technologische Institut“ übernommen. Zu den neun Projektpartnern gehören neben der Bergakademie Freiberg auch das Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie (ICT), die Universität Bern sowie Sustainable Innovations, TWI, Blue World Technologies, Prüfrex, HyCentA Research GmbH und Accurec.
Ampel wünscht sich bis 2030 zehn Gigawatt Elektrolyse-Kapazität in Deutschland
Die Rückgewinnung edler und anderer wichtiger Metalle aus alten Elektrolyseuren dürfte in den kommenden Dekaden stark an Bedeutung gewinnen. Denn die Bundesampel will die Elektrolyse-Kapazitäten in Deutschland drastisch ausbauen, auf eine Gesamtleistung von zehn Gigawatt bis 2030. Auch die EU hat ambitionierte Ausbauziele.
Autor: Heiko Weckbrodt
Quellen: TU Bergakademie Freiberg, Oiger-Archiv
Patentschrift:
Sandig-Predzymirska L, Barreiros TV, Thiere A, Weigelt A, Stelter M, Charitos A (2022) Verfahren zur Rückgewinnung von Ruthenium aus einem Ruthenium-haltigen Material; DE10 2022 111 440
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