Empa massgeblich am Aufbau europaweiter Datenbank für Sekundärrohstoffe beteiligt

Verfasst von ictk am 13.04.2018 - 14:29

Anfang dieses Jahres ging die erste europaweite Datenbank für Sekundärrohstoffe, darunter viele "kritische" Rohstoffe, online. Seither weiss man mehr darüber, welche Rohstoffvorkommen in Autos, Batterien und Elektronikgeräten stecken, die in 28 EU-Ländern, Norwegen und der Schweiz verkauft, benutzt, aufbewahrt – und schliesslich rezykliert oder entsorgt werden. Die Empa hat massgeblich an der Datenbank mitgewirkt.

Jede Europäerin, jeder Europäer besitzt durchschnittlich 250 kg an elektrischen und elektronischen Geräten. Dazu kommen 15 kg Blei-Batterien und 2 kg Batterien anderer Art, davon 500 g Lithium-Ionen-Akkus, sowie ein 60-kg-Anteil eines Automobils. All diese Güter gehen irgendwann kaputt oder veralten. Einiges davon wird weggeworfen und rezykliert, anderes auf Plattformen wie Ebay und Ricardo wieder veräussert. Beträchtliche Mengen landen in Schubladen, Schränken und Garagen, wo sie eigentliche Rohstofflager bilden.

Ein Haufen fragmentierter Daten

Daten zu Vorkommen und Verteilung von kritischen Rohstoffen in Produkten, Komponenten und Abfällen wurden in den vergangenen Jahren von verschiedenster Seite generiert, etwa von Forschungsinstitutionen, Industrie, Regierungsstellen und Nichtregierungsorganisationen, und in unterschiedlichsten Datenbanken, Formaten und Berichten abgelegt. Doch niemand hatte bislang diese Daten so zusammengetragen und aufbereitet, dass Recyc-lingindustrie, Behörden und politische Entscheider in der Lage gewesen wären, all diese Rohstoffe in eine wirtschaftlich und ökologisch sinnvolle Zukunftsplanung einzubeziehen.

Dieser Herausforderung hat sich das vom EU-Forschungsprogramm "Horizon 2020" finanzierte Projekt "Prospecting Secondary Raw Materials in the Urban Mine and Mining Waste" (ProSUM) gestellt (www.prosumproject.eu), an dem neben 17 Forschungseinrichtungen aus 12 Ländern gleich drei Empa-Abteilungen beteiligt waren, allen voran die Abteilung "Technologie und Gesellschaft", die für das Work Package "Product Characterization" verantwortlich war.

Die von Patrick Wäger geleitete Abteilung forscht seit vielen Jahren international vernetzt an Recycling-Systemen. Ein Forschungsschwerpunkt liegt auf dem Umgang mit Elektro- und Elektronikabfällen, – so genannter E-Waste – in der Schweiz sowie in Entwicklungs- und Schwellenländern. In den vergangenen Jahren dehnte sich der Fokus der Forschungsaktivitäten aus auf kritische Rohstoffe wie Indium, Seltenerdelemente und Platinmetalle.

Eine junge Wissenschaft

Empa-Forscher Heinz Böni beschäftigt sich mit seinem Team mit der Rolle kritischer Rohstoffe im "gesellschaftlichen Metabolismus". So bezeichnen Umweltforscher, in Analogie zum körperlichen Stoffwechsel, die durch gesellschaftliche Aktivitäten ausgelösten Stoff- und Energieströme. Die Erforschung dieses gesellschaftlichen Stoffwechsels ist eine relativ junge Wissenschaft, deren Grundlagen Peter Baccini und Paul Brunner in den späten 1980er-Jahren an der Eawag, dem Wasserforschungsinstitut des ETH-Bereichs, erarbeiteten. Seit 2007 beschäftigt sich vor allem eine Forschungsgruppe an der Yale University systematisch mit der Beurteilung von Rohstoffversorgungsrisiken; die Yale-Forscher haben unter anderem eine "Kritikalitätsmatrix" entwickelt, auf deren Grundlage die EU 2010 eine erste Studie zur Kritikalität von Rohstoffen veröffentlichte.

Bönis Team fokussiert sich insbesondere auf das Schliessen von Stoffkreisläufen seltener Metalle und kritischer Rohstoffe. So befassten sich die Forschenden etwa in einem vom Bundesamt für Umwelt (Bafu) finanzierten Projekt mit der Rückgewinnung von Neodym, das man zum Beispiel in den Schwingspulenmagneten von Festplattenlaufwerken findet, und mit dem Rezyklieren von Indium, das in Flachbildschirmen vorkommt. Derzeit arbeiten die Empa-Forscher an Möglichkeiten, seltene Metalle aus elektrischen und elektronischen Fahrzeugkomponenten wiederzugewinnen und auf diese Weise im Stoffkreislauf zu halten.

Forscher aus ganz Europa erschaffen die Datenbank

Forscher der Technischen Universität Delft waren es, die die Schweizer schliesslich um eine Teilnahme am Pro-SUM-Projekt anfragten. "Die Kollegen kannten uns gut aus der Zusammenarbeit in anderen Projekten", so Patrick Wäger, der eines der fünf ProSUM Work Packages leitete. Den Ausgangspunkt bildete eine Datenbank für mineralische Rohstoffe in den EU-Staaten, die das französische Forschungsinstitut für Geologie und Bergbau (BRGM) im Rahmen eines früheren EU-Forschungsprojekts, "Minerals4EU", entwickelt hatte. Der Empa-Forscher Amund Loevik hatte die Aufgabe, die verstreuten Daten aus unterschiedlichen Quellen zusammenzutragen und in eine konsistente Form zu bringen. Dabei ging es in erster Linie darum, die Qualität der Daten zu beurteilen und sie entsprechend zu gewichten.

Zur Bewältigung dieser anspruchsvollen Aufgabe holten Wäger und Co. weitere Empa-Kollegen ins Boot: Matthias Rösslein aus der Abteilung "Particles-Biology Interactions" unterstützte Loevik bei der Aufbereitung und Bewertung der Daten mit Hilfe statistischer Methoden. Analytik-Experte Renato Figi und sein Team aus der Abteilung "Advanced Analytical Technologies" entwickelten und validierten neue Methoden zur Probenahme, Probenaufbereitung und chemischen Analyse. Zentral war dabei die Bestimmung des Gehaltes kritischer Rohstoffe in ausgewählten Produkten und in Fraktionen aus der Aufbereitung von Altbatterien, Elektro- und Elektronikaltgeräten sowie in diversen Schredderfraktionen von Altfahrzeugen.

Im Januar 2018 wurde die ProSUM-Datenbank auf www.urbanmineplatform.eu schliesslich der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Die "Urban Mine Platform" enthält Datensätze zu Flüssen, Lagern, Zusammensetzung und Abfallströmen von Batterien, Elektro- und Elektronikgeräten sowie von Fahrzeugen. Damit können Forschende, die Recyclingwirtschaft und politische Entscheidungsträger gezielt Informationen zu vergangenen und zukünftigen Entwicklungen abfragen, etwa um die Rohstoffpotenziale bestimmter Lager der urbanen Mine abzuschätzen oder um innovative Rückgewinnungsstrategien zu entwickeln.