Novacam, Freecats, Harfir, Irena: Auf Suche nach Alternativen für kritische Rohstoffe

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Im Labor (Foto: Michael Bührke / http://www.pixelio.de)

Brüssel — „Kritische Rohstoffe“ sind für viele europäische Industriezweige von entscheidender Bedeutung, aufgrund ihrer Knappheit aber von Versorgungs-Unterbrechungen bedroht. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, dass Europa Strategien entwickelt, wie es die Nachfrage nach Rohstoffen befriedigen kann. Beispielsweise durch Methoden oder Substanzen, mit denen die derzeit verwendeten Rohstoffe ersetzt werden können. Dieses Ziel haben sich vier EU-Projekte zu alternativen Ersatzstoffen für Katalyse, Elektronik und Photonik gesetzt, die ihre Arbeit auf dem dritten Workshop des Innovationsnetzwerks für Alternativen zu kritischen Rohstoffen präsentierten, der Anfang dieses Monats von dem Projekt CRM_Innonet in Brüssel veranstaltet wurde.

NOVACAM

Novacam wird von Japan und der EU koordiniert und zielt darauf ab, Katalysatoren mit nicht-kritischen Elementen zu entwickeln, die das Potenzial von Biomasse freisetzen und diese zu einer zukunftsfähigen Energie- und Rohstoffquelle machen können. Das im September 2013 ins Leben gerufene Projekt entwickelt Katalysatoren auf der Basis von nicht-kritischen Metallen für die Umwandlung von Lignozellulose in industrielle chemische Rohstoffe und Biokraftstoffe. Im ersten Teil des Projektes ging es um die chemischen Grundlagen, während im zweiten Teil die Prozessfähigkeit demonstriert werden soll. Projektkoordinator Prof. Emiel Hensen von der Technischen Universität Eindhoven sagt voraus, dass es vielleicht nur zwei von drei Konzepten bis hierhin schaffen werden.

Erhebliche Fortschritte wurden bereits bei der Umwandlung von Glukose und Ethanol gemacht, berichtet der Projektkoordinator, was zu einigen wichtigen wissenschaftlichen Publikationen führte. Das industrielle Beratungsgremium des Konsortiums besteht aus Vertretern von Shell in der EU und Nippon Shokubai in Japan.

FREECATS

Das Projekt Freecats, präsentiert von Projektkoordinator Prof. Magnus Rønning von der Technisch-Naturwissenschaftlichen Universität Norwegens, befasste sich in den letzten drei Jahre mit der Entwicklung neuer metallfreier Katalysatoren. Diese könnten in Form von zufällig angeordnetem Nanomaterial oder in hierarchisch organisierten Strukturen hergestellt werden und sollen als Ersatz für herkömmliche Edelmetallkatalysatoren in katalytischen Transformationen von strategischer Bedeutung dienen. Die neuen Materialien könnten die Verwendung von Metallen der Platingruppe (PGM) und Seltenerdmetallen überflüssig machen würden, bei denen Europa sehr stark auf den Import aus anderen Ländern angewiesen ist. Im Laufe der Forschungen konzentrierte sich Freeecats vor allem auf drei Bereiche: Brennstoffzellen, die Herstellung leichter Olefine sowie Wasseraufbereitung und Abwasserreinigung.

HARFIR

Prof. Atsufumi Hirohata von der Universität York im Vereinigten Königreich koordiniert das Projekt Harfir, das nach einer antiferromagnetischen Legierung sucht, die ohne das seltene Metall Iridium auskommt. Iridium wird mehr und mehr in verschiedenen elektronischen Datenspeichergeräten verwendet, etwa für die Leseköpfe von Festplatten. Hierfür wird Platinerz benötigt, das hauptsächlich aus Südafrika importiert wird. Die Situation ist viel schlimmer als bei anderen Seltenerdmetallen, weil der Preis in den letzten Jahren regelrecht explodiert ist, erklärt Prof. Hirohata. Die Forscher von Harfir kommen aus Europa und Japan und wollen Iridium-Legierungen durch Heusler-Legierungen ersetzen.

Eine der größten Herausforderungen bestand darin, dass Heusler-Legierungen eine relativ komplizierte Atomstruktur besitzen. Harfir muss also jede atomare Fehlordnung im Bereich der Nanosäulen vermeiden, denn dadurch würden die gesuchten magnetischen Eigenschaften verloren gehen. Hier sucht das Team nach Lösungen.

IRENA

Prof. Esko Kauppinen von der Aalto-Universität in Finnland präsentierte zum Abschluss der ersten Sitzung am Morgen das Projekt Ireba. Das im September 2013 ins Leben gerufene Projekt läuft bis Mitte 2017 und bemüht sich um die Entwicklung von Hochleistungswerkstoffen, insbesondere von Dünnfilmen mit metallischen und halbleitenden einwandigen Kohlenstoffnanoröhren (single-walled carbon nanotube, SWCNT), als Ersatz für kritische Metalle in elektrischen Bauelementen. Ziel ist es, Indium bei transparenten leitfähigen Filmen sowie Indium und Gallium als Halbleiter in Dünnschicht-Feldeffekttransistoren (TFT) zu ersetzen.

Das IRENA-Team entwickelt eine flexible, transparente und dehnbare Alternative, die den Anforderungen der Elektronik der Zukunft entspricht – und sich sogar für gedruckte Elektronik eignet.

Weitere Informationen über das CRM_Innonet-Projekt sowie über Networking und Innovationen für die Substitution kritischer Rohstoffe können unter cordis.europa.eu abgerufen werden.

Quelle: EU-Forschungs- & Entwicklngsinformationsdienst CORDIS