Die Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe aus industriellen Nebenprodukten revolutionieren
Chrom (Cr), Vanadium, Molybdän und Niob sind für die Wettbewerbsfähigkeit der verarbeitenden Industrie und das Innovationspotenzial von Hochtechnologiesektoren essenzielle Metalle. Europa ist jedoch nach wie vor stark von ihrer Einfuhr abhängig, wodurch das Risiko einer unflexiblen und unsicheren Versorgung besteht, obwohl diese Metalle im Überfluss in Industrieabfällen vorkommen oder in Anwendungen eingesetzt werden, bei denen ihr Eigenwert nicht in vollem Umfang genutzt wird. Jährlich fällt beim Bergbau oder bei der Verarbeitung viel Stahl- und Ferrochromschlacke an. Darin sind erhebliche Mengen an Metallen, insbesondere Chrom, enthalten. Derzeit werden diese Schlacken aufgrund ihrer technischen Eigenschaften meist als Sand oder Zuschlagstoffe im Bauwesen verbraucht. Die eingebundenen Metalle besitzen jedoch in dieser Anwendung keinen wirklichen Zweck und gehen daher verloren. Außerdem kann ihre Gegenwart der Umwelt ernsthaft schaden. Das EU-finanzierte Projekt CHROMIC konzentrierte sich auf die Ausarbeitung neuer, nachhaltiger Technologien für die Rückgewinnung kritischer und wertvoller Metalle aus Stahl- und Ferrochromschlacke. „Wir haben uns erhofft, Möglichkeiten zu finden, die Metalle aus der Schlacke zu entfernen, bevor sie im Bauwesen eingesetzt wird“, erklärt Projektkoordinatorin Liesbeth Horckmans.
Mit gefährlichen Stoffen hantieren
Die Entfernung der großen (> 2 mm) Metallpartikel gehört zur gängigen Praxis und zur modernsten Technologie. Die feineren Metallpartikel und die oxidierten Formen der Metalle werden allerdings nicht verwertet. CHROMIC ist es gelungen, ein hocheffizientes hydrometallurgisches Verfahren zu erschließen, mit dem mehr als 95 % des in der Schlacke vorhandenen Chroms zurückgewonnen werden können. Chrom muss jedoch von seiner unlöslichen, ungefährlichen Form Cr(III) in das lösliche, gefährliche Cr(VI) umgewandelt werden, um die Metalle aus der Schlacke zu entfernen. Aufgrund der sehr strengen Grenzwerte für die Laugung von Cr(VI) muss das gesamte restliche Cr(VI) aus dem Feststoff entfernt werden. Diese riesige Herausforderung konnte das Projektteam bisher noch nicht überwinden. „Es erwies sich als deutlich schwieriger als erwartet, und einige unerwartete Reaktionen traten auf. Im Projekt stand uns nur eine begrenzte Zeit für die Untersuchung zur Verfügung, daher ist dies sicherlich ein Thema, das weiter erforscht werden muss“, so Horckmans. „Wir suchen nach neuen Möglichkeiten, um die Forschung fortzusetzen – auch mit Blick auf andere Metalle. Chrom ist ein besonders schwieriges Metall, da Cr(VI) sehr gefährlich ist und die Gesetzgebung entsprechend sehr streng ist.“
Eine Lösung mit vielen Vorteilen
Trotz der genannten Herausforderungen hat CHROMIC bedeutende und absolut nachhaltige Ergebnisse erzielt. Neben jenen, die sich auf den technischen Kern des Projekts beziehen, auch solche, die sich mit der Bewertung der Auswirkungen der Technologien auf Wirtschaft und Gesellschaft befassen. Die Lösung kommt metallerzeugenden Unternehmen mit umfangreichen Chrom-Rückständen zugute, da durch die Entfernung von Cr ein Mehrwert geschaffen und die Verwendungsmöglichkeiten für die Schlacken erweitert werden können. Letzteres ist in der Kreislaufwirtschaft besonders wichtig, um eine übermäßige Konzentration von Metallen in der nachgeschalteten Anwendung zu vermeiden. Eigentumsparteien von Deponien mit hohem Cr-Abfallanteil, wie z. B. staatliche Stellen, werden ebenfalls von den CHROMIC-Ergebnissen profitieren, da die Entfernung von Chrom einen Mehrwert schaffen und häufig verwendete Materialien weniger gefährlich gestalten kann. Außerdem kann das Verfahren nach einer integrierten Wirtschafts- und Umweltbewertung im Vergleich zur Deponierung von Vorteil sein, sobald das Problem mit Chrom gelöst ist. Dies veranlasste das CHROMIC-Team dazu, einen dreistufigen Plan zur Beteiligung der Gemeinschaft durchzuführen, um Informationen von Nichtfachleuten, Sachverständigen und Studierenden über ihre Ansichten zum Metallrecycling zusammenzutragen.
Schlüsselbegriffe
CHROMIC, Cr(VI), Cr(III), Chrom, Vanadium, Molybdän, Niob, Metallrückgewinnung, Industrieabfälle, Nachhaltigkeit
