Sichere und nachhaltige Zukunft für Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kalziumkarbonat
Aluminiumoxid, Siliziumdioxid und Kalziumkarbonat sind drei Materialien, die in Bereichen wie dem Verkehr, dem Energiesektor, dem Bauwesen und bei Beschichtungen, um nur einige zu nennen, zunehmend nachgefragt werden. Ihre wirtschaftliche Bedeutung und das prognostizierte Marktwachstum sind beträchtlich. Auf dem europäischen Markt besteht jedoch die Gefahr einer Verknappung des heimischen Angebots, was insbesondere für Bauxiterz zur Aluminiumoxidherstellung gilt. Für die Aluminiumproduktion über das Zwischenprodukt Aluminiumoxid ist dieser kritische Rohstoff unverzichtbar. Zusätzlich zu diesen Herausforderungen bei der gesicherten Versorgung ist die Produktion dieser Rohstoffe mit starken Auswirkungen auf die Umwelt verbunden. Dazu zählen enorme globale CO2-Emissionen, beträchtliche Mengen an festen Abfällen und gewaltige Wassermassen zur Ableitung von Abfallstoffen. Im Rahmen des ehrgeizigen EU-finanzierten Projekts AlSiCal wurde ein bahnbrechender Ansatz für die umweltfreundliche Koproduktion von Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und Kalziumkarbonat in einem einzelnen Prozess aus einer einzigen unkonventionellen Quelle, die in Europa verfügbar ist, mit einem Minimum an Abfall und Netto-Null-CO2-Emissionen entwickelt.
Salzsäurechemie verwandelt unkonventionelle Materialien in „Gold“
Das Team von AlSiCAl konzentrierte sich auf Gesteine mit hohem Siliziumdioxidgehalt wie Anorthosit sowie untersuchte und bewertete Verfahrensalternativen auf strategische Weise. Die vielversprechendste Variante wurde ausgewählt und weiter verfeinert. Die Koordinatorin von AlSiCAl, Asunción Aranda, früher am Institut für Energietechnologie tätig, sagt dazu: „Die gewählte Technologie beruht auf der Chemie der Salzsäure (HCl). Das ausgewählte Gestein wird in HCl aufgelöst und das Siliziumdioxid aus der Lösung abgetrennt und gereinigt. Danach folgt die chemische Trennung und Kalzinierung von Aluminiumoxid und schließlich die Ausfällung von Kalziumkarbonat.“ Das gesamte Verfahren wurde für Anorthosit im Labormaßstab validiert. Einer der drei Kernschritte – Auflösung und Siliziumdioxidproduktion – wurde gleichermaßen im Pilotmaßstab überprüft.
Minimaler Abfall, negative Netto-CO2-Emissionen
Mit der AlSiCal-Technologie lassen sich bisher unausgeschöpfte mineralische Bodenschätze in Europa erschließen und die heimische Versorgung mit bestimmten strategischen Rohstoffen sichern. Sie könnte die gesamte Wertschöpfungskette der europäischen Aluminiumindustrie vom Abbau bis zum Markt erheblich stärken und es könnten dabei Arbeitsplätze entstehen. Außerdem verkörpert sie einen wichtigen Beitrag zu Nachhaltigkeit und Umweltzielen. Mit der Technologie wird die Aluminiumoxid- und Aluminiumproduktion ohne Bauxitrückstände möglich, und mithilfe der Koproduktion wertvoller Rohstoffe bei minimaler Abfallerzeugung entsteht eine hohe Ressourceneffizienz. Durch die effiziente Umwandlung von CO2 in den wertvollen Rohstoff, der als gefälltes Kalziumkarbonat bezeichnet wird, wird zudem mit negativen Netto-CO2-Emissionen gearbeitet. Außerdem ist das Verfahren für eine einfache Elektrifizierung ausgelegt und es wird weniger Wasser verschmutzt.
Höhepunkt nach Jahren des Stillstands
Die Herstellung von Aluminiumoxid aus alternativen Quellen und in Europa problemlos verfügbaren Sekundärstoffen gilt seit langem als ein Ziel der europäischen Metallurgie. Das Projekt AlSiCal bildet den erfolgreichen Höhepunkt der Bemühungen, dieses Ziel zu erreichen, die in den 1970er und 1980er Jahren in Ländern wie Norwegen und den USA begannen. Zu dieser Zeit konnten mit keiner der vorgeschlagenen Technologien gleichzeitig technologische, ökologische, wirtschaftliche und soziale Ziele erfüllt werden. „Die innerhalb des Projekts AlSiCal durchlaufene Entwicklung unseres ursprünglichen Konzepts zu einer greifbaren, realisierbaren und robusten Technologie wurde für viele unserer Partner und Interessengruppen zu einer aufregenden Innovationsreise“, berichtet Aranda. Das Team von AlSiCal hat eine öffentliche Datenbank über die weltweiten Anorthosit-Vorkommen erstellt sowie Reaktoren und Prozessmodelle für die Technologie entwickelt. Zusammen mit zahlreichen Veröffentlichungen, innovativen Instrumenten und dem generierten Wissen über die soziale Dimension von Bergbau- und Mineralaufbereitungstechnologien wird im Rahmen von AlSiCal der Übergang zu einer umweltfreundlichen Mineralien- und Metallindustrie in Europa gestärkt. Die weiterführende Maßstabserweiterung und Optimierung der bahnbrechenden Technologie von AlSiCAl wird die Einführung in der Industrie beschleunigen.
Schlüsselbegriffe
AlSiCal, Siliziumdioxid, CO2, Aluminiumoxid, Rohstoffe, Bauxit, Kalziumkarbonat, Null-Abfall, Koproduktion, Aluminium, Bergbau, kritischer Rohstoff
