Design for Recycling

Zur Gewinnung von Seltenen Erden aus vormalig verwendeten Permanentmagneten und Produktionsabfällen wurden verschiedene Schritte untersucht. Diese beinhalteten die Reinigung gebrauchter Magnete, wozu mechanische, chemische und plasmachemische Technologien evaluiert wurden; die Granulierung der Magnete, wobei sowohl mechanische Verfahren, als auch die Wasserstoffversprödung getestet wurden; das Auflösen der Magnete in Mineralsäuren und das Bioleaching*; sowie die stoffliche Trennung in die Einzelelemente.

Die Entwicklung neuer Methoden zur stofflichen Trennung der einzelnen Komponenten war Schwerpunkt der Arbeiten im IGB. Hierzu wurden selektive Grenzflächen als feste Phase zur Anreicherung und Trennung eingesetzt. Anschließend wurde die Elektrophorese genutzt, um eine vollständige Auftrennung zu erreichen.

Mikroorganismen wachsen in der Natur häufig an Oberflächen. Sie sind damit bestens an ihre Umgebungsbedingungen angepasst. Sie produzieren Stoffwechselprodukte, die Bestandteile der besiedelten Oberflächen lösen und entwickeln sich auch an Standorten und unter Umgebungsbedingungen, die normalerweise keine Entwicklung von Organismen zulassen. Unter geeigneten Bedingungen lassen sich spezialisierte und adaptierte Mikroorganismen ansiedeln, die metallische Oberflächen angreifen und Moleküle in Lösung bringen. Während in technischen Anlagen derartige mikrobielle Prozesse vermieden werden müssen, wird in Bioreaktoren, in denen Metalle solubilisiert werden sollen, wie beim Bioleaching, die Vermehrung solcher Spezialisten gefördert. Im Rahmen des Projektes wurden Bakterienspezies ausgewählt und auf ihre Eignung für das Bioleaching an Magneten untersucht. Mischpopulationen wurden angereichert und hinsichtlich ihrer Aktivität charakterisiert.

Die Herstellung von Elektromotoren und Bauteilen benötigt nicht nur eine große Menge verschiedenster hochwertiger Rohstoffe wie Seltene Erden, um die charakteristischen Eigenschaften und die notwendige Leistung zu erzeugen, die Produktion ist zugleich sehr energieintensiv. Um bei gleichbleibender oder höherer Qualität und Leistung den kumulativen Energieaufwand und auch den Materialaufwand an Seltenerdmetallen und anderen mengenrelevanten Rohstoffen deutlich zu reduzieren, hat das IWKS an Wiederverwendungsmöglichkeiten von Bauteilen und Komponenten von Elektromotoren geforscht.

Um den Rückbau von Elektromotoren aus dem Altfahrzeug und die Wiederverwendung von Bauteilen und Komponenten zu ermöglichen bzw. zu erleichtern, hat das IWKS Möglichkeiten erforscht, um schon in der Produktentwicklung eine recyclinggerechte Konstruktion von Elektromotoren umzusetzen. Unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit und des Arbeitsschutzes, wurde untersucht, wie diese praktikabel demontiert und geöffnet werden können und einzelne Komponenten (z. B. Permanentmagnet und Spule) mit wenigen Hilfsmitteln zerstörungsfrei wieder zu gewinnen sind.