Forschungsprojekt »Plattformtechnologie zur Verwertung chlorhaltiger Abfälle und Rückgewinnung kritischer Metalle – Chlor-Plattform«

Rückgewinnung von High-Tech-Metallen mit Hilfe von PVC-Abfällen

Pressemitteilung /

Das Fraunhofer Institut UMSICHT, Standort Sulzbach-Rosenberg forscht gemeinsam mit der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden, der Universität Regensburg und der SKH GmbH an einem Verfahren zur Verwertung von chlorhaltigen Abfällen. Diese sollen eingesetzt werden, um kritische Metalle aus Elektronikschrott und anderen Stoffströmen zurückzugewinnen.

Chlorierungsreaktor bei Fraunhofer UMSICHT zur Chlorierung der kritischen Metalle.
© Fraunhofer UMSICHT
Prozessschema der »Chlor-Plattform« zur Rückgewinnung kritischer Metalle und rohstofflichen Verwertung chlorhaltiger Abfälle
Der Projektverbund ForCYCLE II wird vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz finanziert.

Projektziele

Mit dem Projekt »Chlor-Plattform« soll eine neue rohstoffliche Verwertung von chlorhaltigen Kunststoffabfällen bei gleichzeitiger werkstofflicher Rückgewinnung von versorgungskritischen Metallen erschlossen werden. Für viele der betrachteten High-Tech-Metalle, wie Indium oder Metalle der seltenen Erden, wird so erstmalig ein Recycling aus End-of-Life Abfällen möglich. Mit der Technologie ist es potenziell möglich, mehrere zehntausend Tonnen HCl und damit mehrere tausend Tonnen Hightech-Metalle aus Abfällen wiederzugewinnen.

Mögliche Anwender der Technologie sind Entsorgungs- und Recyclingunternehmen, vor allem aber auch das weiterverarbeitende und produzierende Gewerbe. Zurückgewonnene High-Tech-Metalle aus Abfällen könnten einen Beitrag zur Sicherung der Rohstoffversorgung von Produktionsprozessen, mehr Resilienz in den Lieferketten und mehr Nachhaltigkeit leisten.

Ausgangssituation

Chlorhaltige Kunststoffabfälle - darunter fallen vor allem Abfälle mit Polyvinylchlorid (PVC) zum Beispiel aus Altfahrzeugen oder dem Bausektor - werden überwiegend thermisch verwertet (62% in 2017). Der Chlorwasserstoff (HCl), der bei der Verbrennung entsteht, muss aufwändig aus dem Rauchgas entfernt oder neutralisiert und deponiert werden. Das ist nötig, um Korrosion von Anlagenteilen zu verhindern und der Bildung hoch-toxischer Dioxine und Furane vorzubeugen.

Was das Recycling von High-Tech-Metallen anbelangt, existieren für besonders werthaltige Metalle wie Platingruppenmetalle (PGM) bereits etablierte Recyclingverfahren, z.B. in Scheideanstalten oder integrierten Kupferhütten. Noch keine optimalen Verwertungsrouten gibt es für den überwiegenden Teil kritischer Metalle. Hierzu gehören z.B. Metalle der seltenen Erden oder Indium, welche für Elektronikgeräte und -bauteile wie Leuchtdioden (LED), Glasfaserkabeln oder LCD-Panels benötigt werden. Diese Metalle fallen meist in Rest- oder Nebenfraktionen von größeren Abfallströmen an (z.B. bei der Verwertung von Elektro- und Elektronikaltgeräten). Das werkstoffliche Recycling gestaltet sich bei diesen Abfallarten schwierig bis unmöglich und bei der thermischen Verwertung gehen die enthaltenen Metalle de facto verloren.

Lösungsansatz

Mithilfe eines thermo-chemischen Dechlorierungsschrittes auf Basis der am Fraunhofer Institut UMSICHT entwickelten iCycle-Technologie wird zunächst aus chlorhaltigen Kunststoffabfällen ein HCl-haltiges Gas erzeugt. Das HCl wird mit den metallhaltigen Abfällen zur Reaktion gebracht (Chlorierung), woraufhin die enthaltenen Metalle in ihre Metallchloride überführt werden. Aufgrund der geringeren Siedepunkte der Metallchloride verdampfen diese und werden gezielt auskondensiert. So entsteht ein metallreiches, flüssiges Konzentrat. Durch weitere Verfahrensschritte werden die Metalle extrahiert, getrennt und in vermarktungsfähige Zielprodukte überführt, die dann wieder in der High-Tech-Industrie eingesetzt werden können.

Neben der Gasphase entsteht als Nebenprodukt ein kohlenstoffreicher fester Rückstand. Dieses (chlorfreie) Karbonisat kann in Produktionsprozessen, z.B. in der Metallurgie oder beim Glasrecycling, als Substitut für fossile Energieträger verwendet werden.

Projektverbund ForCYCLE II

Das Projekt »Plattformtechnologie zur Verwertung chlorhaltiger Abfälle und Rückgewinnung kritischer Metalle – Chlor-Plattform« ist eines von elf Projekten des Projektverbundes ForCYCLE II unter Leitung der OTH Amberg-Weiden. Im Verbund werden innovative technologische Lösungen zur Steigerung der Ressourceneffizienz entwickelt. Der Projektverbund ForCYCLE II wird vom Bayerischen Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz finanziert. 

Film zum Projektverbund ForCYCLE II

Der Film gibt einen Einblick in das Aufgabengebiet der Plattformtechnologie zur Verwertung chlorhaltiger Abfälle und Rückgewinnung kritischer Metalle.

Letzte Änderung: