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Interview mit Dr. Matthias Buchert, Bereichsleiter am Öko-Institut e.V.

Zum Recycling von Seltenen Erden für die Automatisierungstechnik

Die labile Versorgungslage zu Seltenen Erden hat das Recycling von Seltenen Erden zu einer aktuellen Aufgabe werden lassen. Diese Aufgabe wissenschaftlich zu erforschen und Entscheidungsträger zu beraten, gehört zu den Kernkompetenzen des Öko-Instituts e.V. Dr. Matthias Buchert, Bereichsleiter für Infrastruktur & Unternehmen am Öko-Institut in Darmstadt, stellt aktuelle Entwicklungen beim Recycling von Seltenen Erden vor, die, wie die Permanentmagnete, insbesondere in der Automatisierungstechnik verwendet werden.

Wie ist der Stand des Recyclings von Seltenen Erden?

3. September 2012 - Generell steckt es noch in den Kinderschuhen. Das Recycling von Seltenen Erden aus Produkten nach der Gebrauchsphase, sogenannten end-of-life-Produkten, geht derzeit gegen Null. Es gibt erste Ansätze beim Recycling von Seltenen Erden aus Rückständen, die bei der Gewinnung bzw. Produktion anfallen.

Dr. Matthias Buchert, Öko-Institut.
Dr. Matthias Buchert

Permanentmagnete zum Beispiel enthalten bekanntlich Seltene Erden. Bei der Magnetherstellung entstehen Schleifschlämme, die noch einen Anteil von gut 30% Seltenen Erden aufweisen. Aus diesen Schleifschlämmen versucht man nun, die Seltenen Erden zurückzugewinnen.

 

Dieses Recyceln von Schleifschlämmen findet in erster Linie in China statt. Denn China produziert den größten Teil der Magnete. Und die Produktionsstätten außerhalb von China vor allem in Japan oder der Europäischen Union liefern ihre Schleifschlämme zum Recyceln nach China.

 

Dass Recycling noch kaum entwickelt ist, hat seine Ursachen in der Vergangenheit. Vor 2007 waren die Preise von Seltenen Erden relativ niedrig, ihre Verwendung erfolgte noch in gewisser Weise verschwenderisch und schließlich fehlte es an Know-how zum Recyceln. Es gab also noch keinen Antrieb, Seltene Erden zu recyceln. Entsprechend unentwickelt ist der heutige Stand.

Welche Ansätze gibt es für das Recyceln von Permanentmagneten?

Seltene Erden in Motoren.
Foto: Siemens

Dazu gibt es in Deutschland das Forschungsprojekt MORE. Diese Abkürzung steht für Motor Recycling (ausführlicher Projekttitel: Recycling von Komponenten und strategischen Metallen aus elektrischen Fahrantrieben). Das Projekt wird vom Bundesforschungsministerium im Rahmen des r3-Programms gefördert und besteht aus einem Konsortium aus Industrie und Forschung.

 

Schwerpunkt sind dabei die Permanentmagnete in Synchronmotoren. Diese Motoren werden ja als Servomotoren in der Automatisierungstechnik aber auch in Elektro- und Hybridfahrzeugen eingesetzt. Bei letzteren kommen ca. 1 – 2 kg Magnete pro Fahrzeug zum Einsatz. Der Anteil von Seltenen Erdmetallen an den Magneten bei den Synchronmotoren liegt bei gut 30%.

 

Dieses Forschungsprojekt verfolgt nun verschiedene Ansätze für das Recycling: Rückgewinnung der Magnete durch Ausbau aus Altmotoren, Rückgewinnung der Legierungen, in denen die Seltenen Erdmetalle gebunden sind, Rückgewinnung dieser Metalle aus vorsortiertem und geschreddertem Material. Jedenfalls wird die gesamte Wertschöpfungskette der Synchronmotoren berücksichtigt.

 

Dieses Forschungsprojekt arbeitet seit einem Jahr und seine Ergebnisse sollen 2014 vorliegen. Das Konsortium besteht aus Siemens, Daimler, der belgischen Firma Umicore, der Vacuumschmelze in Hanau, der Universität Erlangen, der TU Clausthal, dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung und dem Öko-Institut Darmstadt.

Wie sieht es mit dem Recyceln von Seltenen Erden bei Batterien aus?

Recycling von Seltenen Erden in Honda PKWs.
Auch in Japan gibt es Aktivitäten zum Recycling von Seltenen Erden aus Batterien. Quelle: www.grueneautos.com

Es gibt eine Forschungskooperation zum Recyceln von Nickel-Metallhydrid-Batterien bzw. Akkus, die im Hausgebrauch und in höheren Leistungen in Elektro- und Hybridfahrzeugen verwendet werden. In kleinen Batterien für den Hausgebrauch zum Beispiel der Größe AAA sind 1 Gramm Seltene Erden und in Batterien für Hybridfahrzeuge 2 Kilogramm Seltene Erdmetalle enthalten.

 

Träger dieses Forschungsprojektes sind die beiden Firmen Umicore aus Belgien und Rhodia aus Frankreich. In der neuen Recycling-Anlage für Batterien von Umicore in Hoboken werden Nickel, Kobalt, Eisen und Kupfer von den Seltenen Erdmetallen in einem Hochtemperaturverfahren getrennt, die Seltenen Erdmetalle werden dabei in eine Schlacke überführt. Aus dieser Schlacke soll dann Rhodia durch ein aufwändiges chemisches Verfahren die Seltenen Erdmetalle zurückgewinnen. Umicore ist der führende Edel- und Spezialmetallrecycler weltweit. Rhodia ein Unternehmen mit jahrzehntelanger Erfahrung mit der Verarbeitung von Seltenen Erden.

 

Rhodia gehört zur Solvay-Gruppe und stellt unter anderem Leuchtstoffe her. Rhodia ist wie dargelegt am Recycling von Seltenen Erden beteiligt und hat eine Technologie "MorningStar" entwickelt, die den Einsatz von Terbium, einem Seltenen Erdmetall, bei Leuchtstoffen reduziert.

Wie könnte denn praktisch das Recycling von Permanentmagneten erfolgen?

Zunächst muss Transparenz darüber hergestellt werden, welche Einsatzstoffe verwendet wurden.

 

Recycling von Seltenen Erden kann bei der Reparatur von Servomotoren ansetzen. Wichtig ist Seltene Erden vor dem Schrottrecycling bzw. Stahlrecycling zu separieren, da sie sonst in dem großen Stahlkreislauf verloren gehen.

 

Beim Recycling der Edelmetalle Platin und Palladium aus Industriekatalysatoren hat sich der Business-to-Business-Ansatz bewährt. Komponenten mit den Stoffen, die recycelt werden sollen, werden hier vom Kunden direkt an den Hersteller zurückgeliefert, der dann das Recycling organisiert.

 

Eine solche schlanke Logistik für das Recycling wäre auch für Servomotoren aus dem Industriesektor aufzubauen und zwar auf internationaler Ebene.

Welcher Ansatz für das Recycling verspricht den größten Nutzeffekt?

Das ist ein mehrgleisiges Vorgehen, das mehrere Wege parallel verfolgt.

 

Die Forschung muss vorangetrieben werden wie beim Recyclingprojekt MORE.

 

Dann müssen die Recyclingquoten bei den end-of-life-Produkten erhöht werden, also Recycling-Anlagen geschaffen und unter Umständen mit zinsgünstigen Krediten gefördert werden. Beim Recycling brauchen wir einige Jahre lang Erfolge, bis sich die Recyclingquote von derzeit fast null auf zwei, drei oder vier Prozent erhöht. Das ist der schwierigste Schritt. Dann wird es deutlich schneller gehen.

 

Weiterhin wird an der Substitution von Seltenen Erden geforscht, insbesondere von Dysprosium, weil bei diesem Element der größte zukünftige Engpass liegt.

 

Schließlich müssen Ressourceneffizienz und Recycling schon bei der Gewinnung bzw. Produktion von Seltenen Erden einsetzen. Zu weiteren Details möchte ich auf den Acht-Punkte-Plan für ein effizientes Seltene Erden-Recycling hinweisen, den das Öko-Institut Anfang 2011 veröffentlicht hat.


Herr Dr. Buchert, vielen Dank für das Gespräch.

 

Das Interview mit Dr. Buchert führte Thomas Quest.

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Das Öko-Institut ist eine der europaweit führenden, unabhängigen Forschungs- und Beratungsinstituten für eine nachhaltige Zukunft.

An den Standorten Freiburg, Darmstadt und Berlin sind 150 Mitarbeiter beschäftigt.

Das Öko-Institut ist ein gemeinnütziger Verein und finanziert seine Arbeit vor allem über Drittmittel für Projekte.

Das Institut forscht und berät zu Effizienz von Ressourcen, Materialströmen, Kreislaufwirtschaft, Recycling und erstellt Ökobilanzen.

 

Dr. Matthias Buchert ist Leiter Bereich Infrastruktur & Unternehmen am Standort Darmstadt.

Zu seinen Veröffentlichungen zählen:

< Study on Rare Earths and Their Recycling

< Recycling critical raw materials from waste electronic equipment

< Zukunft Elektromobilität? Potenziale und Umweltauswirkungen

< Resource efficiency and resource-policy aspects of the electro-mobility system - Results