Freiberg: Pilotanlage zur Rückgewinnung von Gallium geht an den Start
Mit einer Pilotanlage zur Rückgewinnung von Gallium wollen Wissenschaftler und Ingenieure aus Freiberg helfen, die Verfügbarkeit des wichtigen Materials abzusichern. In einem biotechnologischen Verfahren werden dazu die Abwässer des Freiberger Unternehmens Compound Materials in einer Forschungsanlage aufbereitet und das Gallium zurückgewonnen, teilte das beteiligte Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)(öffnet im neuen Fenster) mit.
Gallium gilt als strategisch wichtiges Element und Rückgrat der Halbleiterindustrie für Anwendungen der mobilen Datenübertragung und Optoelektronik. Es findet sich etwa in Wafern, den Grundplatten für elektronische Bauteile, in elektronischen Chips und in optischen Bauelementen wie LEDs oder Lasern verbaut. Ein Kilogramm Gallium koste etwa 1.000 Euro – Tendenz steigend.
Das Problem: Bei der industriellen Verarbeitung geht ein beträchtlicher Teil des Rohstoffs verloren, wenn etwa Ätz- oder Polierprozesse Material abtragen. Nach Angaben des HZDR sind die Rückstände teilweise stark verdünnt oder das Gemisch chemisch komplex, so dass eine Rückgewinnung auf klassisch chemischem Weg schwer umsetzbar ist. Hier setzt die Forschung des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) des HZDR an.
Recycling als Schlüssel für die Zukunft
Kern des neuen Ansatzes ist der Einsatz sogenannter Siderophore – kleine organische Moleküle, die in der Natur dazu dienen, Metallionen zu binden. In den Abwässern heften sie sich gezielt an die Gallium-Ionen und machen so deren Abtrennung möglich. In einer eigens entwickelten und patentierten Trennmethode wird das Gallium anschließend wieder von den Siderophoren gelöst, so dass beide Komponenten erneut verwendet werden können.
Erste Tests zeigten, dass das Metall nahezu vollständig gebunden und zu rund 95 Prozent zurückgewonnen werden kann. Zudem behalten die Siderophore ihre Wirksamkeit auch nach mehr als zehn Zyklen, was das Verfahren besonders effizient macht. Nach Angaben des HZDR wurde das Verfahren erfolgreich im Labormaßstab mit zehn Litern Durchsatz pro Tag getestet. Inzwischen bewältige die Pilotanlage bereits 100 Liter pro Tag. Schon bald sollen es 1.000 bis 2.000 Liter pro Tag sein.
"Bei Herstellungsfirmen der Hightech-Branche fallen typischerweise zwischen 10.000 und 300.000 Liter Abwässer pro Tag an. Im Bergbau sogar 20 Millionen Liter oder mehr" , heißt es. Allein im deutschen Hochtechnologiesektor ließen sich demnach zwei bis fünf Tonnen Gallium pro Jahr durch Recycling aus Abwässern zurückgewinnen und damit die Abhängigkeit von Importen reduzieren.