Original-URL des Artikels: https://www.golem.de/news/urban-mining-wie-aus-alten-platinen-wieder-kupfer-wird-1810-137107.html    Veröffentlicht: 19.10.2018 12:05    Kurz-URL: https://glm.io/137107

Urban Mining

Wie aus alten Platinen wieder Kupfer wird

Rohre, Kabel, Leiter: Kupfer ist vielseitig verwendbar und der Bedarf steigt ständig. Längst wird das Metall nicht mehr nur aus der Erde geholt, sondern auch aus Elektronikschrott recycelt. Wir haben uns beim Hamburger Unternehmen Aurubis angeschaut, wie das geht.

Angenehm kühl ist es in dem Raum nach der Hitze zuvor. Hinter der großen Glaswand tobt weiter das Inferno: Ein grell leuchtender Strom kommt aus einer Wand und ergießt sich, flüssig wie Wasser, über eine Rinne in ein sich nach links und rechts wiegendes Becken, schwappt in ein nächstes, kleineres Becken und läuft dann in eine Form. Flammen in Weißgelb und Blaugrün flackern.

Golem.de-Videoredakteur Martin Wolf kommt herein. Er hat sich für Außenaufnahmen direkt an den glühenden Strom herangewagt. Zum Schutz trägt er einen Helm mit Visier und eine Schürze. 1.200 Grad heiß ist die Flüssigkeit, die aus dem Ofen kommt: geschmolzenes Kupfer, das in der Anodengießhalle der Hamburger Kupferhütte Aurubis zu rund 400 Kilogramm schweren Platten gegossen wird.

Das Kupfer, das hier glühend aus dem Ofen kommt, hat einen Reinheitsgrad von 99,5 Prozent. Es ist der vorletzte Verarbeitungsschritt, bevor das Metall den nötigen Reinheitsgrad hat, um daraus Rohre, Dachbeläge und natürlich Kabel und Leiter für Computer, Smartphones, Kameras und Chips herzustellen. Und genau daraus besteht auch dieses Kupfer: 30 bis 40 Prozent dessen, was aus dem Ofen kommt, ist Sekundärkupfer, also wiederverwendetes Material. Das wegzuwerfen, könne man sich heute nicht mehr erlauben, sagt Christian Plitzko, Leiter des Bereichs Recycling/Edelmetalle bei Aurubis, im Gespräch mit Golem.de. Die Umweltauflagen seien inzwischen so streng, dass es heute nicht mehr möglich sei, dieses und andere Metalle einfach auf die Deponie zu kippen. Außerdem seien sie viel zu wertvoll.

Aurubis, bis vor einigen Jahren Norddeutsche Affinerie oder kurz Affi, ist einer der größten Kupferproduzenten und der größte Kupferwiederverwerter weltweit. Auf dem riesigen Gelände im Hamburger Stadtteil Veddel verarbeitet das Unternehmen rund 1,1 Millionen Tonnen Kupferkonzentrat und 100.000 Tonnen Schrott im Jahr und macht daraus 500.000 Tonnen Kupferprodukte.

Das Konzentrat ist das, was aus den Minen kommt: Ein grauer Staub, der aus Minen in aller Welt per Schiff angeliefert wird. Das Gestein ist schon weg, das Material so weit konzentriert, dass es zu aus je 30 Prozent Kupfer, Eisen und Schwefel besteht. Der Rest umfasse "so ziemlich das gesamte Periodensystem der Elemente", erzählt Plitzko.

Das Recyclingmaterial ist eher regionaler Herkunft. Es kommt per Lkw und wird auf einem großen Hof abgeladen. Dort reihen sich meterhohe, rötliche Berge aus geschreddertem Draht, Haufen rotleuchtender Bänder und Drähte, die Reste von Metallplatten, aus denen Stecker und andere Komponenten für Elektronik ausgestanzt wurden, mannshohe amorphe Haufen aus Schrott, deren Farbe nicht vermuten lässt, dass es sich um Kupfer handelt. In einem liegt ein Teller mit kitschigem Muster aus Blumen und Vögeln. Auf der anderen Straßenseite stehen bereits säuberlich gepresste Pakete aus Rohren, aus Folien oder aus Draht.

Platinen werden geschreddert

Ein Stück weiter sammelt Aurubis in Dutzenden Metallbehältern die Überreste der digitalen Revolution: Die grünen Platinen aus Rechnern, Tablets, Smartphones, aller Gehäuse und Komponenten entledigt, im Ganzen oder bereits geschreddert.

Schrott und geschredderte Platinen kippt Aurubis zusammen mit einem Zwischenprodukt aus dem Konzentrat in einen Ofen, den Konverter. Das Konzentrat ist vorher in einem ersten Schritt im Schwebeschmelzofen auf einen Gehalt von rund 65 Prozent gebracht worden.



Die Abwärme wird genutzt

Der Konverter ist ein Ofen, der in der Längsachse gedreht werden kann. Zum Befüllen zeigt die Öffnung nach vorne, anschließend wird er so gedreht, dass die Öffnung nach oben gerichtet ist. Während des Drehens fangen Düsen an der Unterseite an, Luft einzublasen. So werden Schwefel und Eisen abgetrennt, die Kunststoffanteile der Platinen verbrennen.

Praktisch: Die Wärme, die dabei freigesetzt wird, heizt die Schmelze weiter an. Das entweichende Schwefeldioxid wird aufgefangen und ebenfalls verwertet. In einer großen Anlage wird daraus hochprozentige Schwefelsäure gewonnen. Sie ist mengenmäßig das wichtigste Produkt der Hamburger. Die Abwärme nutzt Aurubis, um Prozessdampf zu erzeugen. Der wiederum wird eingesetzt, um Konzentrate und Rohstoffe zu trocknen, sowie dazu, über Turbinen Stromgeneratoren anzutreiben. Eine neues Projekt plant Aurubis mit dem Energieversorger Enercity: Das Unternehmen wird die Abwärme in das Fernwärmenetz der Stadt einspeisen und die Bewohner des nahegelegenen neuen Stadtteils Hafencity mit warmem Wasser versorgen.

"Closing the loop", nennt Plitzko das. Heißt: so wenig Arbeitsschritte wie möglich, so effizient wie möglich, so energieeffizient wie möglich, so wenig Abfall wie möglich. Schon nach dem ersten Verarbeitungsschritt, dem Schwebeschmelzofen, fällt das erste Produkt an: Die in diesem Prozess anfallende Schlacke wird als Wasserbausteine oder als Granulat vermarktet. Mit den dunklen, leicht glitzernden Steinen werden unter anderem die Ufer der Elbe befestigt. Das scharfkantige Granulat wird als Strahlmittel eingesetzt.

In dem Silikatgestein seien immer noch Wertstoffe drin, beispielsweise Metalle der seltenen Erden, sagt Plitzko, aber es lohne sich noch nicht, diese herauszuholen."Wir forschen aber auch da, ob wir an die darin enthaltenen Wertstoffe besser herankommen, ohne unsere Produktqualität zu gefährden", sagt der Chemiker.

Nur was übrig bleibt - wenige hundert Tonnen im Jahr auf 1,5 Millionen Tonnen produziertes Material - kommt zur Endlagerung in einen Salzstock. Das Wort Endlagerung mag Plitzko nicht. Tatsächlich treibt Plitzko ein geradezu sportlicher Ehrgeiz. Ist hier oder da noch etwas drin, das sich extrahieren lässt? Mit welchem Prozess würde das gehen? "Wir sind immer auf der Suche nach mehr rausholen, besser rausholen, weniger verlieren", sagt Plitzko. "Am Ende ist das Ziel, alle Wertmetalle aus dem Stoffstrom herauszuholen. Darauf sind die Prozesse ausgelegt."

Aurubis vermarktet auch Zwischenprodukte

Das kann ein eigenes Produkt, also Feinmetall mit einem Gehalt von 99,99 Prozent, sogenanntes Vier-Neuner-Metall, sein, aber auch ein Zwischenprodukt, das andere Unternehmen weiterverarbeiten. "Wir machen ja nicht alles zu Vier-Neuner-Metallen. Wir verkaufen zum Beispiel Roh-Nickelsulfat, wir verkaufen eine Wismut-Blei-Legierung an einen Spezialisten, der Wismut daraus macht, wir verkaufen eine Antimon-Blei-Mischung an einen Antimon-Spezialisten, der Antimon daraus macht, und so machen wir eigentlich alle Wertmetalle, die hereinkommen, wieder zu verwertbaren Produkten oder Zwischenprodukten, so dass Abfall kaum anfällt."

Wichtig: Das alles muss sich lohnen. "Wir sind ein Wirtschaftsunternehmen und wir gucken ausschließlich auf Attraktivität", sagt Plitzko. Sprich: Was am Ende der Prozesse herauskommt, muss Profit bringen. "Wenn es nicht attraktiv wäre, würden wir es nicht tun." Es ist aber attraktiv: Der Gewinn von Aurubis lag 2016/17 bei knapp 300 Millionen Euro.

Als der Preis stieg, wurde Tellur wieder attraktiv

Was Profit bringt, ändert sich jedoch. Und so kann manches, was schon in den Salzstock gewandert ist, plötzlich wieder attraktiv werden. "Wir haben mal eine Phase gehabt, da war Tellur nichts mehr wert, weil mehr im Markt war, als gebraucht wurde. Das war, bevor Kadmium-Tellurid-Solarzellen und Wismut-Tellurid für elektrotechnische Anwendungen kamen", erzählt Plitzko. Also wurden Abfälle, die immerhin noch 10 bis 15 Prozent des Halbmetalls enthielten, in eine Untertagedeponie gefahren. Einige Jahre später wurde Tellur teuer - "und das im Salzstock gelagerte Material richtig lukrativ". Also ließ Aurubis es wieder herausholen, bereitete es auf und verkaufte das Tellur.

Heute gehen Recycler sogar dazu über, alte Mülldeponien wieder aufzugraben. Das Material wird verbrannt, die Asche und Schlacke gesammelt, um an die Wertstoffe zu gelangen. Auch Klärschlämme werden inzwischen verbrannt. Als nächstes ist möglicherweise der Straßenstaub dran: Autokatalysatoren haben Platinabrieb, der sich darin anreichert. "Wenn man den verbrennt und die ganze Organik erst einmal weg ist, bleibt ja nicht viel. Dann fängt es an sich zu lohnen, nach Metallen darin zu suchen", sagt Plitzko. Mit einem effizienten Prozess lässt sich damit sicher gutes Geld verdienen.

Unterdessen ist der Anodenguss abgeschlossen.

Das Kupfer wird aufgelöst

Das Rad mit den Formen dreht sich weiter. Dampf steigt über den Platten auf, als sie mit Wasser gekühlt werden. Es kocht auf dem rotglühenden Metall. Stempel drücken die Anoden einige Zentimeter nach oben. Wasser wird in die Form geleitet, um auch von unten zu kühlen, Als die Anoden wieder in die Formen zurückfallen, schießt eine große Dampfwolke unter ihnen hervor.

Noch ist das Kupfer nicht rein genug, um es auf den Markt zu bringen. Die Anoden haben einen Reinheitsgrad von 99,5 Prozent. Ein Greifer packt eine Anode an ihren beiden Ohren, das sind etwa 15 Zentimeter lange Stege, hebt sie aus der Form und transferiert sie in ein Wasserbad. Ein weiterer Greifer holt sie wieder heraus und hängt sie in eine Halterung. Ein Stapler kommt, hebt ein Bündel der Anoden ab und stellt sie vor der Gießhalle ab, wo sie abkühlen, bevor sie zur nächsten Station gebracht werden.

Der Bedarf an Kupfer ist hoch - im Jahr 2017 lag er weltweit bei 23,7 Millionen Tonnen - und steigt stetig. Urban Mining, also das Recycling von Rohstoffen, wird deshalb immer wichtiger - finanziell, aber auch aus Umweltgründen. "Wenn man die Gesamtenergiebilanz anguckt, von der Mine zum Produkt, liegt ein unschätzbarer Vorteil im Recycling. Der Rohstoff in der Erde hat ein Prozent Kupfer. Ich muss ihn aufkonzentrieren auf 30 Prozent für das Konzentrat. Das wird dann kreuz und quer durch die Welt gefahren und geht anschließend in einen aufwendigen Verhüttungsprozess. Natürlich ist es deutlich energiesparender und am Ende besser, wenn ich es aus dem Recycling hole", sagt Plitzko.

Das ist aber nicht so einfach: Metalle wie Platin, Gold, Silber oder Kupfer haben eine sehr lange Verweildauer. Gold und Silber etwa werden zu Barren gegossen oder zu Schmuckstücken verarbeitet - beides verschwindet dann für lange Zeit in den Tresoren von Banken und Börsen oder in privaten Schatullen.

Das passiert mit Kupfer eher weniger. Dennoch dauert es eine ganze Weile, bis das Metall wieder zur Verfügung steht: Die durchschnittliche Verweildauer liegt bei rund 50 Jahren. Nur aus dem Recycling lässt sich also der Bedarf nicht decken - zumal die Produktion in den 60er Jahren noch deutlich unter der heutigen lag. Weltweit liegt die Recyclingquote von Kupfer bei etwa 20 Prozent. Aurubis mit einem Anteil von 30 bis 40 Prozent ist da führend.

Die Kupferanoden kommen ins Säurebad

Allerdings produziert das Hamburger Unternehmen nicht nur das rotglänzende Metall. Im letzten Bearbeitungsschritt, der Elektrolyse, wird das Vier-Neuner-Kupfer erzeugt. Kurz durchatmen, frische Luft genießen - dann gehen wir in die nächste Halle, wo knapp ein halbes Prozent an Verunreinigungen aus dem Metall entfernt wird. Dazu werden die Anoden in ein Säurebad gehängt.

Ein großer Portalkran hievt sie in eine Elektrolysewanne. Rund 60 Anoden passen hinein. Der Boden erzittert leicht unter den Füßen, als der Portalkran sie im Bündel greift und zu einer freien Wanne fährt, wo er sie ablässt. In die Zwischenräume wird jeweils eine Edelstahlplatte gehängt. Dann wird es ungemütlich für das Kupfer: Die Wanne wird mit dem 60 Grad warmen Elektrolyt geflutet: Hochkonzentrierte Schwefelsäure, in der Kupfersulfat gelöst ist, die beide - closing the loop - aus eigener Produktion stammen. Strom wird durch die Wanne gejagt: 20.000 bis 40.000 Ampere.

Die Anode löst sich auf

In diesem Bad löst sich die Anode auf und das Kufer lagert sich an der Kathode an. Es ist nicht so warm wie in der Gießhalle, aber feucht, ähnlich wie einem Treibhaus. In der Luft liegt ein eigenartiger, elektrischer Geruch. In 1.080 Becken - in der Halle sei das meiste Kapital von Aurubis gebunden, sagt Plitzko - tun Strom und Säure ihr Werk: Einmal pro Woche hebt der Kran die Edelstahlplatten aus einem Becken, eine Vorrichtung befreit sie von zwei knapp einen Zentimeter dicken, etwa 70 Kilogramm schweren Kathoden aus Vier-Neuner-Kupfer. Nach drei Wochen in dem Bad sind von der Anode nur noch die beiden Ohren und eine hauchdünne Platte übrig. Die klägliche Rest kommt - closing the loop - gleich wieder in den Konverterofen.

Von dem Elektrolyt, der sich langsam von Blau zu Grün verfärbt, wird kontinuerlich etwas abgepumpt und durch frischen ersetzt. In dem Elektrolyt sind Metalle gelöst, die unedler als Kupfer sind, darunter Arsen und Nickel, aber auch etwas Kupfer. Die Metalle werden in verschiedenen Schritten herausgeholt, so dass am Ende wieder saubere, hochkonzentrierte Schwefelsäure übrigbleibt, die dann zusammen mit Kupfersulfat als frischer Elektrolyt eingesetzt wird.

Interessanter ist aber das, was sich nach drei Wochen am Boden der Wanne abgesetzt hat: Ein schwarzer, nicht gerade appetitlich aussehender Schlamm.

Der Schlamm enthält Silber, Gold und Platin

Fünf bis zehn Kilogramm dieses Anodenschlamms bleiben auf eine Tonne Kupferkathode übrig. Die haben es aber in sich: Der Schlamm enthalte "weit über zehn Metalle in verwertbarer Form", sagt Plitzko: Metalle, die schwerlösliche Verbindungen mit Schwefelsäure bilden wie Blei und Barium, schwerlösliche intermetallische Verbindungen wie Silberselenid und die Edelmetalle Silber, Gold und Platin.

Sie stammen teilweise aus dem Konzentrat, also aus der Erde. Es sind aber auch die Reste von Leitern und Komponenten aus Computern und anderen technischen Geräten. In einem zehnstufigen Verfahren, in dem mehrfach geschmolzen und gelaugt wird, wird ein Metall nach dem anderen aus dem Schlamm extrahiert. "Das klingt alles sehr simpel, aber da steckt jahrzehntelange Erfahrung drin. Das ist ein Prozess, der ist feingetunt auf unseren Materialmix", sagt Plitzko. Rund 1.000 Tonnen Silber und 45 Tonnen Gold im Jahr produziert Aurubis auf diese Weise.

Trotz schädlicher Substanzen, mit denen das Unternehmen umgeht - Blei, Halogene, Schwefelsäure und Schwefeldioxid - entweicht praktisch kein Schadstoff in die Umwelt. "Anders dürften wir gar nicht produzieren, so nahe an der Stadt", sagt Aurubis-Sprecher Malte Blombach Golem.de. Das war nicht immer so: Ende der 1970er Jahre, Anfang der 80er Jahre wurden in der Umgebung Schwermetalle, darunter Cadmium, Arsen, Kupfer, Zink und Blei, in der Luft sowie im Hafenschlick nachgewiesen. Das Werk stand kurz vor der Schließung.

Daraufhin vereinbarte das Unternehmen mit der Stadt Hamburg, den Umweltschutz und die Energieeffizienz zu verbessern. Inzwischen gehen laut Blombach etwa 30 Prozent der jährlichen Investitionen in diesen Bereich. Mit vier Kilogramm Schwefeldioxid, die pro Tonne Kupfer freigesetzt werden, gehört das Unternehmen zu den den saubersten seiner Art. Der Schnitt liegt bei 120 Kilogramm.  (wp)


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