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ePaper created 2013-09-23, 14:05:17 | version 1.25.20
99 einsetzbar. Zudem reicht ihre Trenngenauigkeit nicht aus, um eine Qualität wie die des Primärrohstoffs zu erzielen. Zur Schließung von Stoffkreisläufen innerhalb von Produktionen und im Recycling besteht daher ein großer Bedarf, neue Tech- nologien zu entwickeln, die effizient, einfach zu integrieren und flexibel auf verschiedene Gruppen von Metallen anwend- bar sind. Prozessschritte und integriertes Gesamtkonzept Aufbauend auf dem im IGB vorhandenen mikrobiologischen, trenntechnischen [1, 2] und elektrophysikalischen Know-how entwickelt das Fraunhofer IGB im Übermorgen-Projekt »Mole- cular Sorting« neue Technologien für die Rückgewinnung von Metallen. Hierzu werden die Technologien Bioleaching (um die Metalle in Lösung zu bringen), Adsorption und Membran- filtration (zur Aufkonzentrierung der gelösten Metallionen), elektrophoretische Trennung und die Anwendung ionischer Flüssigkeiten für elektrolytische Prozesse (zum Fraktionieren und galvanischen Abscheiden der Metalle) untersucht, weiter- entwickelt und in einen Gesamtprozess integriert. Ausgewählte Referenzsubstanzen Als Referenzstoffe für die Entwicklung wurden die folgenden Stoffe exemplarisch ausgewählt: Edelmetalle: Gold, Silber, Kupfer, Palladium Seltene Erden: Neodym Toxische Metalle: Blei, Quecksilber. Dabei waren sowohl wirtschaftliche Kriterien (wirtschaftliche Bedeutung, Reichweite) als auch ökologische Gründe (Toxizi- tät, Verbreitung) ausschlaggebend. Bioleaching Wechselwirkungen von metallischen Oberflächen mit Mikro- organismen werden in der Regel erst wahrgenommen, wenn sie über Biokorrosion Schäden verursachen. Die gleichen Pro- zesse können genutzt werden, um Metallionen aus Werkstof- fen herauszulösen und einer Aufarbeitung zugänglich zu ma- chen. Ohne die Hintergründe zu kennen, wandten Menschen bereits vor Jahrhunderten mikrobiologische Verfahren an, um Metalle wie Kupfer aus natürlichen Vorkommen zu gewinnen. Im Themenbereich Bioleaching werden mikrobielle Populati- onen angereichert mit dem Ziel, sie in technischen Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen aus industriellen Abfällen, Konsumgütern oder Prozesswässern anzureichern. Für das Bioleaching wurden am Fraunhofer IGB zwei Verfah- rensansätze entwickelt: Anaerobes Verfahren Aerobes Verfahren Die Bioleachingverfahren wurden an metallischen Wertstoffen sowie an Altholz und Bahnschwellen erprobt und zunächst im Labormaßstab etabliert. Im ersten Verfahrensschritt wur- den geeignete mikrobielle Mischpopulationen angereichert, mit denen erfolgreich Metallionen aus partikulärem Aus- gangsmaterial solubilisiert wurden. Abb. 1A zeigt exempla- risch eine Mikropopulation aus verschiedenen Bakterienarten, die sich auf dem Ausgangsmaterial (Metallspäne) angesiedelt hat. Der Prozess der Metallauflösung wurde analytisch mit- tels ICP-Spektroskopie bewertet. Insbesondere aus Altholz und Bahnschwellen wurden erhebliche Mengen an Mangan, Nickel, Eisen, Kupfer, Zink und Titan gelöst. Eine Präzipitation der Metalle in der Suspension wurde ebenfalls nachgewiesen (Abb. 1B). Aufbauend auf diesen Ergebnissen wurde die Konzeption für einen technischen Prozess erarbeitet. Diese sieht für das Bio- leaching-Verfahren einen Festbettreaktor vor, der mit einer Biomasserückführung für eine ausreichend hohe Katalysator- dichte sorgt. 1 A: Mikrobielle Mischpopulation auf Wertstoffpartikeln. B: Präzipitation der Metalle. 2 Prozesskette für eine effizientere Rückgewinnung von Metallen. 3 Bioleaching. 3 »