Elektroschrott-Recycling Wie sich Technologiemetalle wirtschaftlicher zurückgewinnen lassen

Geopolitische Konflikte gefährden die Verfügbarkeit kritischer Rohstoffe wie Seltener Erden. Deshalb sind Recycling-Konzepte unabdingbar, welche die Abhängigkeiten verringern. Die Recyclingquoten sind jedoch sehr gering, und das wollen Freiberger Forschende mit einem neuen Verfahren für das Elektroschrott-Recycling ändern.

Ein Team aus sechs Forschenden des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) hat sich in der ersten Runde der aktuellen SPRIND Tech Metal Transformation Challenge durchgesetzt. Damit sichert sich das Team des HIFs, das zum Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) gehört, mehr als eine Million Euro Förderung der Bundesagentur für Sprunginnovationen (SPRIND) für das kommende Jahr. Dann wird das Team das vorgeschlagene Verfahren zur Rückgewinnung von Technologiemetallen aus Elektroschrott erproben und weiterentwickeln, um bei positiver Evaluierung die nächste Stufe des insgesamt dreistufigen Innovationswettbewerbs zu erreichen.

Recycling von Elektroschrott oft unwirtschaftlich

Gerade kritische Rohstoffe, wie Seltene Erden, Tantal oder Gallium stecken in vielen Hightech-Produkten unseres täglichen Gebrauchs. Der Bedarf ist also hoch, doch der Zugang beschränkt. Da bestehende Lieferketten oft durch geopolitische Konflikte gefährdet sind, ist der Weg über das Recycling unabdingbar. Im Moment sind die Recyclingquoten vieler sogenannter Hochtechnologiemetalle jedoch sehr gering. Dies gilt insbesondere für das Recycling von Elektroschrott, von dem allein in der EU mehr als 5 Millionen Tonnen pro Jahr anfallen. Davon wurden allerdings nur geringe Mengen kritischer Rohstoffe wieder in den Kreislauf zurückgeführt. Hintergrund für die fehlende Effizienz sind in den meisten Fällen fehlende oder unwirtschaftliche Technologien.

WEEEfficient – Dreistufiger Rückgewinnungsprozess

Daher hat das Team des HIFs einen dreistufigen Prozess entwickelt, der verschiedene Verfahren miteinander kombiniert. „Der Elektroschrott wird zunächst zerkleinert, sodass seine Bestandteile anschließend sortiert werden können. So trennen wir zunächst weitgehend Kunststoffe von Metallen. Anschließend setzen wir Flotation ein. Bei diesem Prozess führt man einer Flüssigkeit mit fein gemahlenen Partikeln Gasblasen zu, sodass die Blasen an Teilchen mit wasserabstoßender Oberfläche haften. Diese steigen mit den angehängten Luftblasen nach oben und bilden eine Schaumschicht, die abgeschöpft werden kann. Die dabei eingesetzten Reagenzien sind biologisch abbaubar, also umweltfreundlich. Auf diese Weise konzentrieren wir Metalle wie Gold, Kupfer, Zinn oder Palladium effizient auf“, erläutert Ali Hassan, Doktorand am HIF und Kopf des Teams, die ersten beiden Stufen des Verfahrens.

Die dritte Stufe bildet eine am HIF entwickelte und zum Patent angemeldete Technologie namens MAGSEL. Dabei handelt es sich um ein neuartiges, magnetisches Trennverfahren, mit dem vor allem kritische Rohstoffe wie Seltene Erden recycelt werden können. „Unser Verfahren ist nicht nur hoch selektiv und an verschiedene Stoffströme anpassbar, sondern auch umweltfreundlich, da es ohne giftige Chemikalien auskommt und energiesparend ist“, betont Hassan. Das steckt auch im Namen des Teams WEEEefficient: WEEE für Waste Electrical and Electronic Equipment also Elektroschrott und efficient für effizient.

SPRIND Tech Metal Transformation Challenge

Mit dem Aufruf „Hallo, Neudenker:innen! Wir brauchen bahnbrechende Verfahren zur Rückgewinnung kritischer Metalle aus komplexen Abfallströmen. Wir brauchen mutige Ideen. Wir brauchen Sie.“ veröffentlichte die Bundesagentur für Sprunginnovationen SPRIND Anfang August 2025 ihre Challenge. Eine Jury aus weltweit anerkannten Experten und Expertinnen unterstützt die SPRIND bei der Bewertung der Bewerbungen und wählte im Dezember 2025 acht Teams aus mehr als 60 Bewerbungen für die Teilnahme an Stufe 1 aus, darunter das WEEEfficient-Team des HIF. Innerhalb des kommenden Jahres wird das Team sein Verfahren erproben und so weiterentwickeln, dass die nächste Stufe der dreistufigen Challenge erreicht werden kann. Nach jeder ein Jahr dauernden Stufe prüft die Jury die Zwischenergebnisse und bewertet, welche Teams das größte Sprunginnovationspotential aufweisen und somit weitere Förderung erhalten.

Marktfähige Metallprodukte aus Elektroschrott

„Ein integriertes Prototypen-System zu entwickeln, das den Metallbestand von mindestens zwei komplexen Elektroschrott-Produkten in funktionale, marktfähige Metallprodukte transformiert, ist eine Herausforderung, die wie maßgeschneidert auf die Forschung des HIF passt. Mit Ali Hassan aus Pakistan, Zahra Nourizenouz aus dem Iran, Himanshu Kachroo sowie Lakshmi Kanth Viswamsetty aus Indien und Emma Pustlauk sowie Dominic Illing aus Deutschland haben wir ein sehr internationales Team, das ein überzeugendes Gesamtkonzept erarbeitet hat. Wir sind sehr stolz auf den Erfolg des jungen Teams“, zeigt sich HIF-Institutsdirektor Prof. Jens Gutzmer beeindruckt.

„Die SPRIND Challenge ist ein sehr anspruchsvoller Innovationswettbewerb. Der Erfolg dieses jungen Teams ist daher eine großartige Leistung“, freut sich Prof. Sebastian M. Schmidt, Wissenschaftlicher Direktor des HZDR. „Innerhalb kürzester Zeit hat das Team ein hervorragendes Konzept vorgelegt, dass sich gegen starke internationale Konkurrenz durchgesetzt hat. Das beweist nicht nur die Innovationskraft der jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler am HZDR, sondern auch die wegweisende Technologieforschung für unsere Gesellschaft.“

HZDR Transfer Day

Beim HZDR Transfer Day am 27. Januar wird Emma Pustlauk die MAGSEL Technologie in einem Pitch vorstellen. Beim HZDR Innovation Contest belegte sie damit den 2. Platz. Die Anmeldung zur Veranstaltung ist über folgenden Link möglich: https://events.hifis.net/event/3406/