Magnete werden in Elektrofahrzeugen, Windenergieanlagen und zahlreichen elektronischen Produkten eingesetzt. Besonders Neodym-Magnete bestehen aus Neodym, Eisen und Bor und zählen zu den stärksten Permanentmagneten der Welt. Da der weltweite Bedarf an Permanentmagneten jährlich um bis zu 8,3 Prozent wächst und rund 90 Prozent des Neodyms aus China importiert werden, gewinnt die Rückgewinnung der Rohstoffe an Bedeutung.
Das Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS entwickelt gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg im EU-Projekt Neo-Cycle Verfahren zur Rückgewinnung Seltener Erden aus Elektroabfällen. Bislang werden Magnete in Europa kaum recycelt, sondern häufig gesammelt, nach China transportiert und dort aufbereitet. Ziel des Projekts ist es, wertvolle Rohstoffe in Europa zurückzugewinnen und für hochwertige Produkte sowie verschiedene Industriezweige nutzbar zu machen.
„Wir möchten Seltene Erden aus Elektroabfällen rückgewinnen und sie für hochwertige Produkte wie grünen Dünger oder zur Herstellung pharmazeutischer Produkte nutzen“, erklärt die Leiterin der Gruppe Hydrometallurgisches Recycling und Rohstoffchemie am Fraunhofer IKTS in Freiberg. „So erzielen wir einen Kreislauf aus Materialien, schonen die Umwelt und fördern zudem die globale Unabhängigkeit von strategischen Ressourcen.“
Im Mittelpunkt stehen Neodym-Magnete aus ausgedienten Festplattenlaufwerken von Computern und Laptops. Die Forscher untersuchen dafür zwei Aufbereitungsverfahren: die Feststoffchlorierung und elektrochemische Prozesse. Bei der Feststoffchlorierung wird der Neodym-Bor-Eisen-Mischung Ammoniumchlorid zugesetzt und diese thermisch zu Metallchloriden und hochreiner Ammoniaklösung umgesetzt. Erste Ergebnisse zeigen laut den Wissenschaftlern, dass sich Metallchloride damit deutlich effizienter aus dem Magnetmaterial lösen lassen und eine nahezu vollständige Extraktion der Metalle bei vergleichsweise geringem Chemikalienverbrauch möglich ist.
Beim zweiten Verfahren werden pulverisierte Magnetabfälle in eine elektrochemische Zelle eingebracht. Mithilfe eines Elektrolyten wie verdünnter Schwefelsäure wird zunächst eine Bor-Lösung extrahiert, die anschließend aufkonzentriert werden kann. Diese Lösung ist für die chemische und pharmazeutische Industrie nutzbar. Das Fraunhofer IKTS übernimmt außerdem die weitere Trennung der gewonnenen Produkte. Mithilfe eines selektiven hydrometallurgischen Verfahrens werden zunächst Neodym und Eisen extrahiert, bevor die Metallsalze in reiner Form gewonnen werden.
Die separierten Stoffe sollen anschließend durch die Projektpartner weiter aufgewertet und der Chemie-, Pharma-, Wasserstoff- und Düngemittelindustrie bereitgestellt werden. Das von der Europäischen Union im Rahmen von Horizon Europe geförderte Projekt hat eine Laufzeit von vier Jahren. Eine Pilotanlage ist bereits geplant. Als Ziel nennt Sandra Pavón ein Zero-Waste-Konzept, bei dem ausgediente Produkte am Ende ihres Lebenszyklus zu Rohstoffen für vier verschiedene Industriezweige werden.