Rückgewinnung seltener Elemente aus elektronischen Bauelementen

1. Rückgewinnung seltener Elemente aus elektronischen Bauelementen Susanne Seibt Hauptseminar AC V 17.01.2012

2. Gliederung • Stoffkreislauf • Lagerstätte und Herstellung von Reinelementen • Produktion der Komponenten und der elektronischen Gegenstände • Verbraucher • Recycling • Gesetzgebung • Warum Recycling?? • Recyclingkette • Recyclingbeispiel Mobiltelefon • Kosten und Einnahmen • Fazit

3. Stoffkreislauf Quelle: Reller, A.; Bublies, T.; Staudinger, T.; Oswald, I.; Meißner, S.; Allen, M.; GA/A 2009, 18/2, 127-135

4. Lagerstätte und Herstellung von Reinelementen Quelle: Reller, A.; Vortrag Reichen die Rohstoffe für die Energiewende2010, S.33 • Metalle als Erze und Salze in der Erdkruste • Mehr Abbau als Vorkommen → Rohstoffe werden weniger → Preise steigen • Politische Unklarheiten in Abbaugebieten → Rohstofflieferungen nicht immer sicher

5. Produktion der Komponenten und der elektronischen Gegenstände • Funktionen ↔ Aussehen • Mehrere Funktionen in einem Gerät • Technologische Neuheiten erobern neue Gebiete • Alternativen für gesundheitsschädliche Vorgänger • Zusammensetzung eines Mobiltelefons: • 60% Plastik • 10,6% Glassubstrate • 0,15% Flüssigkristalle • < 30% Metalle

6. Metalle im Mobiltelefon Quelle: Reller, A.; Bublies, T.; Staudinger, T.; Oswald, I.; Meißner, S.; Allen, M.; GA/A 2009, 18/2, 127-135

7. Verbraucher → Urban Mines Schnellere Entwicklung der Technik → kürzere Lebenszeiten → E-Waste am schnellsten wachsende Abfallkategorie!

8. Recycling • Recycling bisher: Glas, Papier, Kunststoffe, Bauschutt → Problem: zu teuer bei in geringen Mengen enthaltenen Metallen • nur ca. 30% des E-Waste wird recycelt → 50-80% des Elektroschrotts aus Industrieländern wird exportiert • In Deutschland: jährlich 600.000t Elektroschrott → ~ 200.000t recycelt → 155.000t exportiert in Schwellen- und Entwicklungsländer • viele Metalle nur in kleinen Mengen enthalten → gehen beim recyceln verloren • Giftige Zusätze schaden Gesundheit und Umwelt

9. Gesetzgebung • in EU: Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEE) und Restriction of Hazardous Substances (RoHS) • In Deutschland: Elektro- und Elektronikgerätegesetz (ElektroG) • WEEE: → alle EU Mitgliedsstaaten müssen bis 13.08.2005 funktionierendes E-Schrott-Recycling System haben → ab 12.2006 müssen mindestens 4 kg / Person pro Jahr recycelt werden • RoHS: Hg, Cd, Cr und Pb dürfen nicht mehr in Produktion eingesetzt werden

10. Warum Recycling?? → Elektroschrott ist sehr metallreiche „Rohstoffmine“ → Urban Mine Quelle: Reller, A.; Vortrag Wir verfrühstücken Ressourcen2010, S.6 • aus 1t Erz → 1g Au → 41 Mobiltelefone • Kalgold-Mine (Südafrika): aus 1t Gestein → 50g Au im Vergleich: aus 1t PC-Leiterplatten → 250g Au

11. Recyclingkette für Konsumgüter Quelle: Hagelüken, C.; Edelmetallrecycling – Status und Entwicklung, Umicore Precious Metals Refining, S.2

12. Verfahrensverlauf bei Umicore Quelle: Schluep, M. et. al. 2009, Recycling – From e-waste to resources, Nairobi: United Nations Environment Programme (UNEP)

13. Recyclingbeispiel Mobiltelefon → Umicore Belgien • Rückgewinnung von 17 Metallen (Au, Ag, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Cu, Pb, Ni, Sb, Bi, In, Se, Te, Ga, As) • „Leaching and Electrowinning“ anstelle von Elektrolyse • „Slurrification“ und „Leaching“ Sektor: CuO + H2SO4 → CuSO4 + H2O • „Purification“ Sektor: abtrennen des CuSO4 und reinigen der Edelmetallphase • „Electrowinning“ Sektor:

14. Kupfer Regenerierung • Schmelzmetallurgisch, elektrometallurgisch • Cu-reicher Rohstoff in Flüssigmetall-Bad → Konz. > 70% • Konzentrierte Masse wird oxidiert um restliche S-Ionen und Verunreinigungen zu entfernen → Rohkupfer mit Konz. > 98% • Anschließend elektrometallurgische Veredelung • Regenerierungsrate ~ 99% • Endreinheit 99,99% Quelle: Weber, B.; Skript „Nebengruppen I“2010, S. 37

15. Verfahrensverlauf bei Umicore Quelle: Schluep, M. et. al. 2009, Recycling – From e-waste to resources, Nairobi: United Nations Environment Programme (UNEP)

16. Silber-Regenerierung • Abtrennung von Gold und Platin-Gruppen-Metallen (PGMs) • Regenerierungsrate ~ 90% • Möbius-Verfahren

17. Gold-Regenerierung • Abtrennung von Platin-Gruppen-Metallen (PGMs) • Regenerierungsrate ~ 98% • Wohlwill-Goldelektrolyse

18. Kosten und Einnahmen Edelmetall-Abbau pro Mobiltelefon Quelle: Blass, V.D. et. al. 2006, End-of-life management of cell phones in the United States, Santa Barbara, CA; University of California Kosten und Einnahmen des Recycling-Prozesses Quelle: Blass, V.D. et. al. 2006, End-of-life management of cell phones in the United States, Santa Barbara, CA; University of California

19. Fazit • Sammelquote erhöhen (s. Telekom) • Stoffkreislauf noch nicht ohne Verluste schließbar • Einnahmen bei Recycling zu klein um Prozess in jeder Menge rentabel zu machen • Lagerung von E-Waste möglichst reduzieren → Second-Hand → Zurück an Hersteller • Komponenten-Recycling?? • Hinterfragen wo Metalle im Labor herkommen

20. Quellen • Reller, A.; Bublies, T.; Staudinger, T.; Oswald, I.; Meißner, S.; Allen, M.; GA/A 2009, 18/2, 127-135 • Oswald, I.; Reller, A.; GA/A 2011, 20/1, 41-47 • Schreiter S.; Welt Online2008, Urban Mining • Reller, A.; Vortrag Reichen die Rohstoffe für die Energiewende2010 • Reller, A.; Vortrag Wir verfrühstücken Ressourcen2010 • Hagelüken, C.; Edelmetallrecycling – Status und Entwicklung, Umicore Precious Metals Refining • Schluep, M. et. al. 2009, Recycling – From e-waste to resources, Nairobi: United Nations Environment Programme (UNEP) • Blass, V.D. et. al. 2006, End-of-life management of cell phones in the United States, Santa Barbara, CA; University of California • Weber, B.; Skript „Nebengruppen I“2010, S. 27-39 • http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/4/cm/pse/bilder/pse0.gif • http://www.netzpiloten.de/wp-content/uploads/2009/03/handys.png • http://img.tomshardware.com/de/2007/05/12/digitalkamera-spiegelreflex-bridgekamera/intro.jpg • http://eastvalley.typepad.com/.a/6a00d8341cb5e153ef0162fd090534970d-800wi • http://www.efox-shop.com/images/3rd_gather/s/293/063013.jpg • http://photos.techfieber.de/wp-content/uploads/2009/12/msi_netbook_U135.jpg • http://www.mikrowelle.com/wp-content/uploads/2009/12/mikrowelle.jpg • http://www.energieberater-wolf.de/images/solarzelle_sonne.gif • http://moebelplus.de/artikellayout/infothekeninhalte/geschirrspueler_sort.jpg • http://www.traderscity.com/board/userpix58/31215-Autoradio-7-Inch-Detachable-Auto-Radio-1din-With-Gps-Dvb-t-1.jpg • http://www.kme.com/assets/uploads/oldkme/image/Press%20Center/campaign/comfort_de.png • http://enviro.gbiportal.net/files/2011/07/e-waste.jpg • http://www.re-log.ch/images/stories/kunststoff-zeichen%20re-log.jpg • http://www.putzatelier.de/images1/recycling.gif • http://www.clker.com/cliparts/g/k/k/U/5/w/recycling-symbol-green-hi.png • http://www.badische-zeitung.de/wirtschaft-3/elektroschrott-einmal-deutschland-afrika-und-zurueck--38772144.html • http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,679381,00.html

21. Vielen Dank für die Aufmerksamkeit