Metall-Phönix aus der Müll-Asche: Metallgewinnung mit Bakterien
Umweltfreundliches Bioleaching für die Gewinnung von Metallen aus Aschen und Schlacken
Umweltfreundliches Bioleaching erstmals für die Gewinnung von Metallen aus Müllverbrennungsaschen und -Schlacken einzusetzen, ist Ziel des vom Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) durchgeführten Projektes GrecoMet, das enormes Zukunftspotenzial aufweist: Industrieschlacken stellen in Österreich den größten, bisher ungenutzten Sekundärressourcenstrom dar. Die neue Technologie könnte diesen Schatz zugänglich machen und womöglich sogar einen Ausweg aus der Ressourcenabhängigkeit anderer Länder bieten.
Aschen und Schlacken aus Müllverbrennungsanlagen (MVA) stellen in Österreich den größten Sekundärressourcenstrom dar (Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft Umwelt und Wasserwirtschaft, Stand 2017). Zurzeit werden diese Rückstände (531.000 t Schlacken und 124.000 t Aschen pro Jahr, Stand 2015) zur Gänze als Abfälle deponiert. Vor dem Hintergrund knapper werdender metallischer Rohstoffe eine Verschwendung: Schlacken und Aschen können je nach Inputmaterial höhere Metallkonzentrationen enthalten, als etwa ein Primärerz. Das macht sie zu einem interessanten und wichtigen Ausgangsmaterial für eine neuerliche Metallgewinnung. Wäre da nicht die Herausforderung, die wertvollen Metalle aus der komplexen Matrix herauszubekommen.
Umweltfreundliches Bioleaching
Einer möglichen Lösung ist das Austrian Centre of Industrial Biotechnology (acib) im Projekt GRecoMet "Green Recovery of Metals" auf der Spur. "Wir entwickeln ein neues Bioleaching-System. Dabei handelt es sich um ein umweltfreundliches Verfahren zur Metallgewinnung, das die Eigenschaften der Bakteriengattung Acidithiobacillus als natürlichen Katalysator nutzt. Die Mikroorganismen sind in der Lage, sowohl Schwefel- als auch Eisen zu oxidieren. Unter Nutzung unterschiedlicher Wirkmechanismen, z.B. durch Umwandlung in wasserlösliche Metallsulfate, lösen die Bakterien diverse Metalle aus einer festen Matrix heraus", erklärt acib-Forscher Wolfgang Schnitzhofer den Vorgang. Die gelösten Bestandteile werden von der restlichen metallbefreiten Matrix abgetrennt und können mittels Standardmethoden unkompliziert wiedergewonnen werden. Im Gegensatz zu konventionellem Leaching mit starken und schädlichen Säuren, das hauptsächlich bei E-Schrott und Gestein eingesetzt wird, fallen beim Bioleaching so gut wie keine Nebenprodukte an. Die Mikroorganismen produzieren die Säuren nämlich genau dort, wo sie benötigt werden. Der neue Prozess eignet sich zudem besonders für vergleichsweise geringe Metallkonzentrationen oder komplizierte Matrizes, wofür konventionelle Methoden nicht mehr wirtschaftlich einsetzbar sind.
Bald fit für die Industrie
"Laborversuche haben bereits gezeigt, dass die Bakterien bis zu 90 Prozent der gewünschten Zielmetalle – insbesondere Aluminium, Kupfer, Zink, aber auch Chrom und Magnesium – herauslösen", so Schnitzhofer. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Bakterien äußerst umweltfreundlich arbeiten, was in einem geringen Energie- und Betriebsmitteleinsatz resultiert. So ist es möglich, beispielsweise CO2 als Kohlenstoffquelle zu verwenden, wodurch dieser Prozess als CO2-Senke dargestellt werden kann. Ziel der Forscher ist daher auch, die metall-entfrachtete Lösung dem Bioleachingprozess wieder zuzuführen und so sämtliche Kreisläufe zu schließen. "Aktuell sind wir noch damit beschäftigt, die natürlich-kultivierten Bakterien für die Umsetzung im Industriemaßstab fit zu machen", erklärt Schnitzhofer, der in der Technologie großes Zukunftspotenzial sieht: "Die Technologie könnte eine bis dato unentdeckte Rohstoffquelle einer neuen Nutzung zuführen und auf lange Sicht sogar einen Ausweg aus der Rohstoffabhängigkeit anderer Länder bedeuten."
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