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Während die Recyclingquoten für Kupfer, Stahl, Baustoffe, Glas oder Papier in Deutschland hoch sind, werden Technologieelemente, wie beispielsweise das Metall Tantal in Smartphones, heute nur ansatzweise wiederverwendet. Im von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Schwerpunkprogramm "Engineered Artificial Minerals" arbeiten zukünftig Forscher in einem aus Freiberg koordinierten Netzwerk an einer neuen Lösung zur Aufbereitung und Wiederverwendung von Abfall- und Recyclingprodukten der Metallurgie durch künstliche Erzminerale.

Zur Umsetzung der innovativen Idee blickte das interdisziplinäre Team zuerst weit in die Erdgeschichte zurück: „Wir wollen uns ein Beispiel an der Genese von Rohstofflagerstätten nehmen, als unsere heutigen Erze vor langer Zeit aus Magma kristallisiert sind“, erklärt Prof. Dr. Urs Peuker vom Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und Aufbereitungstechnik der TU Bergakademie Freiberg, der das Schwerpunktprogramm koordiniert. „Dieses Prinzip der Kristallisation können wir anwenden, um künstliche Erzminerale aus metallurgischen Schlacken herzustellen, die wir dann fit für die Wiederverwendung machen können“, so der Ingenieur weiter.

Die heißen Schlacken entstehen bei der Gewinnung von Metallen oder dem Einschmelzen von Elektronikschrott und enthalten die Technologieelemente in aufgelöster Form. Wird die Schlacke abgekühlt, entstehen Kristalle, die die Wissenschaftler in ihrer Struktur und Art durch Änderungen der Kühlrate modifizieren können. „Indem wir unsere Zielelemente mit weiteren Stoffen, wie zum Beispiel Schwefel oder Phosphor verbinden, können neue Erzminerale entstehen“, erklärt Prof. Dr. Urs Peuker. Diese neuen Minerale können dann als künstliche Erze wieder zurück in den Wertstoffkreislauf geführt werden. Neben der Entwicklung der Methode zur Erzeugung der künstlichen Minerale charakterisieren die Wissenschaftler auch deren Eigenschaften, erforschen die Aufbereitung für die Wiederverwendung und arbeiten an der Digitalisierung der gesamten Prozesskette.

An der Initiierung des Mitte Mai 2020 von der DFG bewilligten Schwerpunktprogramms 2315 waren, neben der TU Bergakademie Freiberg, auch die Technischen Universitäten Aachen, Braunschweig und Clausthal sowie das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie beteiligt. Besonderes Kennzeichen eines DFG-Schwerpunktprogramms ist die überregionale Kooperation der teilnehmenden Wissenschaftler. Für sechs Jahre werden fächer- und ortsübergreifende Projekte hoher Originalität und Qualität in Thematik oder Methodik („emerging fields“) gefördert.

Weiterführende Links

• Technische Universität Bergakademie Freiberg
• DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft