Leuchtstoffröhren: Seltene Erden einfach zurückgewinnen

Bisher benötigt das Recycling von Seltenen Erden viel Energie und etliche Chemikalien. Ein neues Verfahren der ETH Zürich will das jetzt effizienter und nachhaltiger schaffen.

Wie lässt sich das Seltenerdmetall Europium ohne viel Chemie und mit wenig Energieeinsatz auch aus komplexen Gemischen abtrennen und wiederverwerten? Ein Team der ETH Zürich hat dafür eine überraschend einfache Methode entwickelt, wie es im Fachjournal Nature Communications jetzt heißt.

Marie Perrin, Doktorandin und Erstautorin der Studie, erklärt: „Bestehende Trennverfahren beruhen auf Hunderten von sogenannten Flüssig-Flüssig-Extraktionsschritten und sind ineffizient, und das Recycling von Europium war bislang wenig praktikabel.“ Ihr Team aber konnte nun zeigen, dass ein einfaches anorganisches Reagenz diese Trennung erheblich verbessern kann. „Damit gewinnen wir Europium in wenigen einfachen Schritten – und das in Mengen, die mindestens 50-mal höher sind als mit bisherigen Trennmethoden“, sagt Perrin.

Ein Schlüsselmolekül aus Enzymen dient als Angel

Wie kann das gehen? Die Schweizer unter Leitung von Victor Mougel am Laboratorium für Anorganische Chemie haben sich dabei von der Natur inspirieren lassen. Der Schlüssel zu dieser Technik liegt in kleinen anorganischen Molekülen mit vier Schwefelatomen, die um ein Wolfram- oder Molybdänatom herum angeordnet sind: Tetrathiometallate. Solch ein Molekül dient in Enzymen als Bindungsstelle für Metalle.

Die Forschenden aus Zürich erkannten es als nützlich, um damit bestimmte Seltenerdmetalle zu angeln und voneinander zu trennen. So gelang es ihnen damit, Europium aus alten Energiesparlampen in wesentlich größeren Mengen herauszulösen, als es mit bestehenden Methoden möglich ist. Nun wollen sie ein Start-up namens Reecover gründen und das Recycling von Seltenen Erden beschleunigen. Ihre Technologie haben sie bereits patentieren lassen.

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Laut den Forschenden besitzen Tetrathiometallate einzigartige Redoxeigenschaften, die Europium in seinen ungewöhnlichen zweiwertigen Zustand reduzieren und so die Trennung von den anderen dreiwertigen Seltenerdmetallen vereinfachen. „Das Prinzip ist dabei so effizient und robust, dass wir es direkt auf verbrauchte Leuchtstofflampen anwenden können, ohne dass die sonst üblichen Vorbehandlungsschritte erforderlich sind“, erklärt Projektleiter Mougel.

Europium im Kreislauf führen – Abfallverbringung vermeiden

Leuchtstoffröhren sind eine wichtige, bislang aber wenig genutzte Quelle für Seltenerdmetalle. „Würde diese Quelle erschlossen, dann könnten die Lampenabfälle, welche die Schweiz derzeit ins Ausland schickt, um sie in Deponien zu entsorgen, stattdessen hier in der Schweiz recycelt werden“, meint Mougel. So könnten Lampenabfälle als urbane Minen für Europium dienen und die Schweiz unabhängiger von Importen machen.

Derzeit arbeitet das Schweizer Team daran, das Trennverfahren für weitere Seltenerdmetalle wie Neodym und Dysprosium, die in Magneten vorkommen, anzupassen.