Hydrometallurgie

Sogenannte kritische Rohstoffe bezeichnen Elemente, denen eine hohe wirtschaftliche Bedeutung zukommt, aber deren Versorgung nicht gesichert ist. Industrieabfälle enthalten oft solche wertvollen Elemente. Die fraglichen Elemente können in Abfällen sogar höher konzentriert sein als in den Erzen, aus welchen sie ursprünglich gewonnen wurden.

Wir nutzen hydrometallurgische Methoden, um diese Elemente aus den Abfällen zu lösen und anschließend zurückzugewinnen. Wir entwickeln neue hydrometallurgische Verfahren zur Metallrückgewinnung basierend auf speziellen Filtrationsverfahren. Beispielsweise verwenden wir sogenannte «Nanofiltration», um geladene Ionen zu separieren und kritische Metalle zu konzentrieren und von Verunreinigungen zu trennen. Als Grundlage für das Verständnis der Prozesse dient wiederum die Metall-Speziierung. Für die Nanofiltration nutzen wir sowohl kommerziell verfügbare Membranen als auch unsere selbstgefertigten Membranen. Diese werden von uns Schicht-für-Schicht ("layer-by-layer") hergestellt. Mithilfe der Nanofiltration haben wir bereits kritische Rohstoffe aus verschiedenen Industrieabfällen zurückgewonnen, so z. B. aus Abfällen der TiO2-Produktion und aus Abfällen der Fotovoltaik.

Unser Ziel ist es, nicht nur allein die technische Effizienz der Rückgewinnung zu steigern, sondern einen ressourceneffizienten Ansatz zu verfolgen: Hier wird der Nutzen, d.h. die zurückgewonnenen Rohstoffe, dem nötigen Einsatz von Ressourcen gegenübergestellt. So versuchen wir eine maximale Menge an Rohstoffen bei minimalen Umweltauswirkungen und Kosten zurückzugewinnen. 

• Zimmermann, Y.S.; Niewersch, C.; Lenz, M.; Kül, Z.; Corvini, P.F.X.; Schäffer, A.; Wintgens, T. (2014). Recycling of Indium From CIGS Photovoltaic Cells: Potential of Combining Acid-Resistant Nanofiltration with Liquid–Liquid Extraction. Environmental Science and Technology, 48 (22), 13412–13418
• Søndergaard, R.R., Zimmermann, Y.S., Espinosa Martinez, N., Lenz, M., Krebs, F. (2016). Incineration of organic solar cells: Efficient end of life management by quantitative silver recovery. Energy & Environmental Science, 9, 857 - 861.
• Ujaczki, É, Zimmermann, Y.S, Gasser, C.A., Molnár, M., Feigl, V., Lenz, M. (2017). Red mud as secondary source for critical raw materials – Purification of rare earth elements by liquid/liquid extraction. Journal of Chemical Technology & Biotechnology, 92 (10), 2683–2690.
• Remmen, K., Schäfer, R., Hedwig, S., Wintgens, T., Wessling, M., Lenz, M. (2019). Layer-by-layer membrane modification allows scandium recovery by nanofiltration. Environmental Science: Water Research and Technology. 5, 1683-1688.
• Hedwig, S., Yagmurlu, B., Huang, D., von Arx, O., Dittrich, C., Constable, E. C., Friedrich, B., Lenz, M. (2022). Nanofiltration-enhanced solvent extraction of scandium from TiO2 acid waste. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 10 (18), 6063–6071.
  
• Schmidt, F., Amrein, M., Hedwig, S., Kober-Czerny, M., Paracchino, A., Holappa, V., Suhonen, R., Schäffer, A., Constable, E.C., Snaith, H.J., Lenz, M. (2023). Organic solvent free PbI2 recycling from perovskite solar cells using hot water. Journal of Hazardous Materials, 447, 130829.