Graz — Umweltfreundliches Bioleaching erstmals für die Gewinnung von Metallen aus Müllverbrennungsaschen und -schlacken einzusetzen, ist Ziel des vom Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) durchgeführten Projektes GrecoMet, das enormes Zukunftspotenzial aufweist: Industrieschlacken stellen in Österreich den größten, bisher ungenutzten Sekundärressourcenstrom dar. Die neue Technologie könnte diesen Schatz zugänglich machen und womöglich sogar einen Ausweg aus der Ressourcenabhängigkeit anderer Länder bieten.
Aschen und Schlacken aus Müllverbrennungsanlagen (MVA) stellen in Österreich den größten Sekundärressourcenstrom dar. Zurzeit werden diese Rückstände (531.000 t Schlacken und 124.000 t Aschen pro Jahr, Stand 2015) gänzlich als Abfälle deponiert. Vor dem Hintergrund knapper werdender metallischer Rohstoffe kommt das einer Verschwendung gleich: Schlacken und Aschen können je nach Inputmaterial höhere Metallkonzentrationen enthalten als etwa ein Primärerz. Das macht sie zu einem interessanten und wichtigen Ausgangsmaterial für eine neuerliche Metallgewinnung. Doch zunächst müssen die wertvollen Metalle aus der komplexen Matrix extrahiert werden.
Umweltfreundliches Bioleaching
Einer möglichen Lösung ist das Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) im Projekt GRecoMet „Green Recovery of Metals“ auf der Spur. „Wir entwickeln ein neues Bioleaching-System. Dabei handelt es sich um ein umweltfreundliches Verfahren zur Metallgewinnung, das die Eigenschaften der Bakteriengattung Acidithiobacillus als natürlichen Katalysator nutzt. Die Mikroorganismen sind in der Lage, sowohl Schwefel- als auch Eisen zu oxidieren. Unter Nutzung unterschiedlicher Wirkmechanismen, z.B. durch Umwandlung in wasserlösliche Metallsulfate, lösen die Bakterien diverse Metalle aus einer festen Matrix heraus“, erklärt acib-Forscher Wolfgang Schnitzhofer den Vorgang.
Die gelösten Bestandteile werden von der restlichen metallbefreiten Matrix abgetrennt und können mittels Standardmethoden unkompliziert wiedergewonnen werden. Im Gegensatz zu konventionellem Leaching mit starken und schädlichen Säuren, das hauptsächlich bei E-Schrott und Gestein eingesetzt wird, fallen beim Bioleaching so gut wie keine Nebenprodukte an. Die Mikroorganismen produzieren die Säuren nämlich genau dort, wo sie benötigt werden. Der neue Prozess eignet sich zudem besonders für vergleichsweise geringe Metallkonzentrationen oder komplizierte Matrizes, wofür konventionelle Methoden nicht mehr wirtschaftlich einsetzbar sind.
Bald fit für die Industrie
„Laborversuche haben bereits gezeigt, dass die Bakterien bis zu 90 Prozent der gewünschten Zielmetalle – insbesondere Aluminium, Kupfer, Zink, aber auch Chrom und Magnesium – herauslösen“, macht Schnitzhofer deutlich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Bakterien äußerst umweltfreundlich arbeiten, was in einem geringen Energie- und Betriebsmitteleinsatz resultiert. So ist es möglich, beispielsweise CO2 als Kohlenstoffquelle zu verwenden, wodurch dieser Prozess als CO2-Senke dargestellt werden kann.
Ziel der Forscher ist daher auch, die metall-entfrachtete Lösung dem Bioleachingprozess wieder zuzuführen und so sämtliche Kreisläufe zu schließen. „Aktuell sind wir noch damit beschäftigt, die natürlich-kultivierten Bakterien für die Umsetzung im Industriemaßstab fit zu machen“, berichtet Schnitzhofer, der in der Technologie großes Zukunftspotenzial sieht: „Die Technologie könnte eine bis dato unentdeckte Rohstoffquelle einer neuen Nutzung zuführen und auf lange Sicht sogar einen Ausweg aus der Rohstoffabhängigkeit anderer Länder bedeuten.“
Im Rahmen von „Produktion der Zukunft“ gefördert
Das im April 2016 gestartete Projekt GRecoMet „Green Recovery of Metals“ hat ein Gesamtprojektvolumen von ca. 1 Million Euro und wird im Rahmen des Programms „Produktion der Zukunft“ von der FFG gefördert. Darin wird nicht nur die Metallabtrennung mittels Bioleaching, sondern auch die Metallrückgewinnung über Rhizofiltration (Aufnahme der Metalle durch Pflanzen) und unterschiedliche Biosorptionsverfahren untersucht, um die gesamte Prozesskette darzustellen. Beteiligte Firmenpartner sind alchemia-nova, Spiegltec, SMT Metalle Wimmer und UWEG Umweltschutz & Wertstoff-Recycling.
Autor: Martin Walpot
Quelle: Austrian Centre of Industrial Biotechnology (ACIB)
