Umweltfreundlicher, effizienter Ansatz verändert Metallgewinnung
Kritische Rohstoffe wie Kobalt, Germanium und Platingruppenmetalle bilden das Rückgrat zahlreicher Produkte und Technologien, von wiederaufladbaren Batterien bis hin zu Solarzellen und Elektronik. Die Europäische Kommission unterstützt Projekte, die sich mit der Rückgewinnung dieser kritischen Werkstoffe befassen. Diese Initiativen sorgen nicht nur für wirtschaftliche Stabilität, sondern ebnen ebenso den Weg zu einer autonomen und nachhaltigeren Zukunft. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts ION4RAW wird an der Entwicklung einer effizienteren und umweltfreundlicheren Methode zur Metallgewinnung aus Primärressourcen gearbeitet. Sie stellt einen bedeutenden Unterschied zu vielen vorhandenen hydrometallurgischen Verfahren dar, bei denen häufig giftige, umweltschädliche Stoffe eingesetzt werden.
Eine alternative bahnbrechende ionometallurgische Technologie
„Im Mittelpunkt von ION4RAW stehen die Auslaugung mit ionischen Flüssigkeiten in stark eutektischen Lösungsmitteln und die Elektrogewinnung. Stark eutektische Lösungsmittel sind umweltfreundliche, chemisch stabile Lösungsmittel, die für die Rückgewinnung verschiedener Metalle angepasst werden können“, erklärt Projektkoordinatorin Maria Tripiana. Sie stellen eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen ionometallurgischen Verfahren dar und sorgen dafür, dass der Ansatz von ION4RAW ressourcen- und kosteneffizienter ist. „Sie bestehen aus zwei Komponenten, Lewis- und Brønsted-Säuren, die bei einer anderen Temperatur schmelzen als das gesamte Gemisch. Je nach den Metallen von Interesse wurden verschiedene Formulierungen stark eutektischer Lösungsmitten erprobt“, fügt Tripiana hinzu. Nach der vorgeschalteten Konditionierung werden die Erzminerale in stark eutektischen Lösungsmitteln aufgelöst. Die resultierende Lösung enthält eine Mischung verschiedener Metalle, die dann in fester Form galvanisch abgeschieden werden, wobei das stark eutektische Lösungsmittel als Elektrolytlösung verwendet wird. Bei diesem Verfahren gibt es eine Kathode und eine Anode, und unter Stromzufuhr werden die Metalle in fester Form auf der Kathode abgeschieden. Die Technologie birgt jedoch Herausforderungen, insbesondere bei der Skalierung des Verfahrens und dem Nachweis seiner Wirksamkeit außerhalb einer Laborumgebung. Es wurden bereits erhebliche Fortschritte erzielt, und die Forschenden streben an, bis zum Ende des Projekts den Technologie-Reifegrad 5 zu erreichen. Der Prototyp der Technologie wird in den Einrichtungen von TECNALIA konzipiert. Die abschließenden Monate werden der Feinabstimmung der Verfahrensleistung und der Qualitätsprüfung der gewonnenen Nebenprodukte gewidmet.
Aktivitäten zugunsten einer nachhaltigen Ressourcenverwaltung
Die Projektmitglieder haben mehrere Aktivitäten unternommen, um an ihre Ziele zu gelangen. Sie konzentrierten sich zunächst darauf, die Verwertung der Nebenprodukte durch eine umfassende Bewertung des Nebenproduktpotenzials zu unterstützen. Durch die Zusammenstellung geologischer und historischer Analysedaten, die Abfrage europäischer Datensätze und die Probenahme an ausgewählten Standorten wurde ein zuverlässiges Inventar der gezielten Nebenproduktverteilung in Europa erstellt. Zur Analyse der Erze und zur Feststellung der als Nebenprodukt anfallenden Mineralzusätze wurden mehrstufige Charakterisierungsmethoden eingesetzt. Um die Gewinnung von Nebenprodukten aus Primärquellen zu maximieren und die Umweltauswirkungen zu minimieren, kartierten die Projektmitglieder das Verhalten von Mineralien, die als Nebenprodukte in polymetallischen Referenzerzen vorkommen. Das Team demonstrierte zudem effektive Filtrations-, Wasch- und Rückgewinnungsverfahren und bestätigte deren Wirksamkeit, ohne die Materialeigenschaften oder die Qualität der stark eutektischen Lösungsmittel zu beeinträchtigen. Letztendlich setzten die Projektmitglieder ionometallurgische Methoden ein, um Nebenprodukte aus Primärquellen kostengünstig zu gewinnen. Zur Charakterisierung der Sulfidkonzentrate aus allen untersuchten Primärerzen wurde eine Analyse der Mineralfreisetzung durchgeführt. Es wurden zwei Auslaugungsmethoden bewertet, und zwar die chemische und die elektrochemische, wobei sich erstere unter Verwendung von Cholinchlorid/Ethylenglykol mit Kupfer-/Blei-Konzentraten als besonders vielversprechend herausstellte. Das Team prüfte außerdem den Einfluss der Lösungsmittelzusammensetzung auf die Speziation und das Verhalten der Zielelemente. „In Bezug auf die Nachhaltigkeit übertrifft das ION4RAW-Verfahren herkömmliche Verwertungswege. Es bietet einen geringeren Energieverbrauch und verwendet nicht entflammbare Lösungsmittel, womit ein gesünderes und sichereres Verfahren gewährleistet wird“, bemerkt Tripiana. Durch die Verringerung der Investitions- und Betriebskosten wird dieses Verfahren zu einer praktikablen Option für Unternehmen im Bergbau und in der Mineralienaufbereitung.
Schlüsselbegriffe
ION4RAW, Nebenprodukt, Primärquellen, ionometallurgisch, Mineralienaufbereitung, kritische Rohstoffe, stark eutektisches Lösungsmittel, Bergbau
