{"id":99973,"date":"2024-06-13T07:26:00","date_gmt":"2024-06-13T05:26:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/?p=99973"},"modified":"2024-06-13T08:21:21","modified_gmt":"2024-06-13T06:21:21","slug":"seltene-erden-dank-bakterien-zu-85-recycelbar","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sonnenseite.com\/de\/wissenschaft\/seltene-erden-dank-bakterien-zu-85-recycelbar\/","title":{"rendered":"Seltene Erden dank Bakterien zu 85% recycelbar"},"content":{"rendered":"\n
Effiziente Recyclingl\u00f6sung f\u00fcr Lithium-Ionen-Batterien durch Biolaugung<\/p>\n\n\n\n
Eine Forschungskooperation zwischen BOKU Tulln und IMC University of Applied Sciences Krems nutzt die Weiterentwicklung von Biolaugung und Bioakkumulation f\u00fcr die Entwicklung eines zweistufigen, umweltfreundlichen und nachhaltigen Verfahrens zur R\u00fcckgewinnung Seltener Erden.<\/p>\n\n\n\n
Bei dem Bioakkumulationsschritt konnten bis zu 85% Metallr\u00fcckgewinnungsraten aus Elektronikschrott erzielt werden. Der Schl\u00fcssel zum Erfolg liegt in der Kombination der biotechnologischen Verfahren. Die vielversprechenden Grundlagen f\u00fcr diese in Entwicklung befindlichen Methoden wurden k\u00fcrzlich im renommierten Fachjournal Frontiers in Microbiology ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n\n\n\n
Die in den vergangenen Jahren stark gestiegene Nachfrage nach Elektronik, die in einer Vielzahl von elektronischen Ger\u00e4ten, wie Mobiltelefonen, Elektrofahrzeugen und Computern, Verwendung finden, hat zu einer Zunahme von Abf\u00e4llen gef\u00fchrt, die Seltene Erden enthalten. Der Gro\u00dfteil landet immer noch ungenutzt auf Deponien, obwohl Seltene Erden eine wichtige Rohstoffquelle sind und von der EU sogar als kritische Rohstoffe klassifiziert wurden. Daher wird intensiv an effizienten Methoden zur R\u00fcckgewinnung geforscht. Im Vergleich zu anderen Methoden stellen die auf Mikrobiologie basierenden Methoden Biolaugung und Bioakkumulation eine vielversprechende \u201egr\u00fcne\u201c alternative Technologie zur R\u00fcckgewinnung kritischer Rohstoffe aus Elektronikschrott dar. Sie ist kosteneffektiv, erzeugt keine gef\u00e4hrlichen oder umweltsch\u00e4dlichen Folgeabf\u00e4lle und verbraucht weniger Energie. Die grundlegenden Prinzipien der Methoden beruhen auf der S\u00e4ureproduktion durch bestimmte Mikroorganismen, die in der Lage sind, bestimmte Metalle, wie Eisen, Kupfer oder Aluminium aus dem Elektronikschrott zu \u201elaugen\u201c. Diese Metalle st\u00f6ren den Aufnahmeprozess der wertvollen Seltenen Erden in der darauffolgenden Bioakkumulation. Beide Methoden sind bereits seit L\u00e4ngerem bei den beiden Partnern BOKU Tulln und IMC University of Applied Sciences Krems Forschungsthemen, nun haben sich die Forschungsteams zu einer vielversprechenden Kooperation zusammengeschlossen und die Expertisen zu kombinieren.<\/p>\n\n\n\n
Training f\u00fcr Mikroben<\/h4>\n\n\n\n
Neben den Forscher*innen gab es in den aktuellen Studine, die zu der gemeinsamen Technolgie zusammengefasst werden, n\u00e4mlich noch eine ganze Reihe weiterer Hauptakteure, die f\u00fcr den Biolaugungsprozess verantwortlich waren: Bakterien verschiedener Arten. F\u00fcr die biologische Laugung werden zum Beispiel Acidithiobacillus thiooxidans und Alicyclobacillus disulfidooxidans verwendet, die urspr\u00fcnglich aus einem sauren Bergbausee (pH 2,6) in Tschechien stammten und dann im Labor gemischt kultiviert wurden. Diese acidophilen und chemolithotrophen Organismen gedeihen hervorragend in saurer Umgebung und beziehen ihre Energie aus der Oxidation von anorganischen Verbindungen. F\u00fcr die Bioakkumulation konnte sich Escherichia coli, das allseits bekannte Darmbakterium, als erfolgreichster Anreicherer von Seltenen Erden durchsetzen.<\/p>\n\n\n\n
Die Herausforderung in der Praxis besteht f\u00fcr das Anreicherungsverfahren, mit dem Seltene Erden r\u00fcckgewonnen werden k\u00f6nnen, vor allem in dem hohen Gehalt anderer f\u00fcr Elektroschrott typischer Metalle. Speziell Eisen, Kupfer und Aluminium st\u00f6ren den biotechnologischen Prozess. Um alle M\u00f6glichkeiten, dieses Problem zu bew\u00e4ltigen, auszusch\u00f6pfen, fanden die Forscher eine weitere innovative Option \u2013 n\u00e4mlich \u201eTraining\u201c der Mikroben. Mithilfe eines am IST-Klosterneuburg entwickelten Ger\u00e4tes namens Morbidostat, werden die Organismen schrittweise an h\u00f6hrere Metallkonzentrationen gew\u00f6hnt. Dabei muss aber speziell f\u00fcr die Bioakkumulation behutsam vorgegangen werden, damit die Organismen nicht ihre F\u00e4higkeit zur Anreicherung der Wertstoffe verlieren.<\/p>\n\n\n\n
In Stufen zur Effizienz<\/h4>\n\n\n\n
Die aktuell angewandten Methoden zur Gewinnung Seltener Erden basieren auf chemischen Verfahren, die mit der Entstehung umweltsch\u00e4dlicher Nebenprodukte und der Generierung neuer Problemstoffe einhergehen. Eine Kombination biotechnologischer Verfahren weist gegen\u00fcber chemischen Methoden klare Vorteile auf, da sowohl die Laugung als auch die Akkumulation in den Zellen der Bakterien umweltfreundlich und nachhaltig sind und in keiner Phase des Prozesses gef\u00e4hrliche oder umweltsch\u00e4dliche Stoffe entstehen. Allerdings sind weitere Forschungsarbeiten erforderlich, um die gro\u00dfen Unterschiede in der Zusammensetzung von Elektroschrott zu \u00fcberwinden. Auch bei einer Ver\u00e4nderung der Konzentration von st\u00f6renden Metallen wie Aluminium, Eisen oder Kupfer muss die Technologie so funktionieren, dass die Ergebnisse reproduzierbar und zuverl\u00e4ssig sind.<\/p>\n\n\n\n
Die Forscher*innen von BOKU und IMC Krems verfolgen dazu mehrere Strategien. Eine weitere Strategie ist die Gew\u00f6hnung der f\u00fcr die Biolaugung und Bioakkumulation verantwortlichen Bakterien an hohe Konzentrationen st\u00f6render Metalle. Dies wird durch den Einsatz eines Systems namens Morbidostat erm\u00f6glicht. In diesem System werden die Mikroorganismen einer allm\u00e4hlich ansteigenden Konzentration von St\u00f6rmetallen ausgesetzt, und anschlie\u00dfend wird abgewartet, bis die Akkulturation einsetzt und die Organismen anfangen, weiter zu wachsen.<\/p>\n\n\n\n
Zusammen mit der Konditionierung der Mikroorganismen werden Systeme getestet, die eine Verringerung der Konzentration von St\u00f6rmetallen ausl\u00f6sen k\u00f6nnen. Zu den untersuchten Materialien geh\u00f6ren die sogenannten Ligninhydrogele, die an der BOKU entwickelt wurden. Die Kombination dieser Strategien zielt darauf ab, die Effizienz und Nachhaltigkeit der innovativen Kombination von Biolaugung und Bioakkumulation zu gew\u00e4hrleisten, um eine neue, umweltfreundliche Methode f\u00fcr das Recycling der knappen Seltenen Erden zu entwickeln.<\/p>\n\n\n