Rückgewinnung seltener Rückgewinnung seltener Elemente aus elektronischen Elemente aus elektronischen

BauelementenBauelementen

Susanne SeibtSusanne Seibt

Hauptseminar AC VHauptseminar AC V

17.01.201217.01.2012

GliederungGliederung

• StoffkreislaufStoffkreislauf• Lagerstätte und Herstellung von ReinelementenLagerstätte und Herstellung von Reinelementen• Produktion der Komponenten und der elektronischen GegenständeProduktion der Komponenten und der elektronischen Gegenstände• VerbraucherVerbraucher• RecyclingRecycling

- GesetzgebungGesetzgebung- Warum Recycling??Warum Recycling??- RecyclingketteRecyclingkette- Recyclingbeispiel MobiltelefonRecyclingbeispiel Mobiltelefon

• Kosten und EinnahmenKosten und Einnahmen• FazitFazit

StoffkreislaufStoffkreislauf

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

Lagerstätte und Herstellung von Lagerstätte und Herstellung von ReinelementenReinelementen

Quelle: Quelle: Reller, A.; Vortrag Reichen die Rohstoffe für die Energiewende 2010, S.33

• Metalle als Erze und Salze in der ErdkrusteMetalle als Erze und Salze in der Erdkruste

• Mehr Abbau als Vorkommen → Rohstoffe werden weniger → Preise Mehr Abbau als Vorkommen → Rohstoffe werden weniger → Preise steigensteigen

• Politische Unklarheiten in Abbaugebieten → Rohstofflieferungen Politische Unklarheiten in Abbaugebieten → Rohstofflieferungen nicht immer sichernicht immer sicher

Produktion der Komponenten und der Produktion der Komponenten und der elektronischen Gegenständeelektronischen Gegenstände

• Funktionen ↔ AussehenFunktionen ↔ Aussehen• Mehrere Funktionen in einem GerätMehrere Funktionen in einem Gerät• Technologische Neuheiten erobern neue GebieteTechnologische Neuheiten erobern neue Gebiete• Alternativen für gesundheitsschädliche VorgängerAlternativen für gesundheitsschädliche Vorgänger• Zusammensetzung eines Mobiltelefons:Zusammensetzung eines Mobiltelefons:

- 60% Plastik60% Plastik- 10,6% Glassubstrate10,6% Glassubstrate- 0,15% Flüssigkristalle0,15% Flüssigkristalle- < 30% Metalle< 30% Metalle

Metalle im MobiltelefonMetalle im Mobiltelefon

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

VerbraucherVerbraucher

→ → Urban MinesUrban Mines

Schnellere Entwicklung der Technik → kürzere LebenszeitenSchnellere Entwicklung der Technik → kürzere Lebenszeiten

→ → E-Waste am schnellsten wachsende Abfallkategorie!E-Waste am schnellsten wachsende Abfallkategorie!

RecyclingRecycling

• Recycling bisher: Glas, Papier, Kunststoffe, BauschuttRecycling bisher: Glas, Papier, Kunststoffe, Bauschutt

→ → Problem: zu teuer bei in geringen Mengen enthaltenen MetallenProblem: zu teuer bei in geringen Mengen enthaltenen Metallen

• nur ca. 30% des E-Waste wird recycelt → 50-80% des nur ca. 30% des E-Waste wird recycelt → 50-80% des Elektroschrotts aus Industrieländern wird exportiertElektroschrotts aus Industrieländern wird exportiert

• In Deutschland: jährlich 600.000t ElektroschrottIn Deutschland: jährlich 600.000t Elektroschrott

→ → ~ 200.000t recycelt~ 200.000t recycelt

→ → 155.000t exportiert in Schwellen- und Entwicklungsländer155.000t exportiert in Schwellen- und Entwicklungsländer

• viele Metalle nur in kleinen Mengen enthalten → gehen beim viele Metalle nur in kleinen Mengen enthalten → gehen beim recyceln verlorenrecyceln verloren

• Giftige Zusätze schaden Gesundheit und UmweltGiftige Zusätze schaden Gesundheit und Umwelt

GesetzgebungGesetzgebung

• in EU: Waste Electrical and Electronic Equipment (in EU: Waste Electrical and Electronic Equipment (WEEEWEEE) und ) und Restriction of Hazardous Substances ( Restriction of Hazardous Substances (RoHSRoHS))

• In Deutschland: Elektro- und Elektronikgerätegesetz (In Deutschland: Elektro- und Elektronikgerätegesetz (ElektroGElektroG) )

• WEEE: → alle EU Mitgliedsstaaten müssen bis 13.08.2005 WEEE: → alle EU Mitgliedsstaaten müssen bis 13.08.2005 funktionierendes E-Schrott-Recycling System haben funktionierendes E-Schrott-Recycling System haben

→ → ab 12.2006 müssen mindestens 4 kg / Person pro Jahr ab 12.2006 müssen mindestens 4 kg / Person pro Jahr recycelt werden recycelt werden

• RoHS: Hg, Cd, Cr und Pb dürfen nicht mehr in Produktion RoHS: Hg, Cd, Cr und Pb dürfen nicht mehr in Produktion eingesetzt werden eingesetzt werden

Warum Recycling??Warum Recycling??

→ → Elektroschrott ist sehr metallreiche „Rohstoffmine“ → Urban MineElektroschrott ist sehr metallreiche „Rohstoffmine“ → Urban Mine

Quelle: Quelle: Reller, A.; Vortrag Wir verfrühstücken Ressourcen 2010, 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

Recyclingkette für KonsumgüterRecyclingkette für Konsumgüter

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

Verfahrensverlauf bei UmicoreVerfahrensverlauf bei Umicore

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

Recyclingbeispiel MobiltelefonRecyclingbeispiel Mobiltelefon

→ → Umicore BelgienUmicore Belgien• Rückgewinnung von 17 Metallen Rückgewinnung von 17 Metallen (Au, Ag, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Cu, Pb, Ni, Sb, Bi, In, Se, Te, Ga, As) (Au, Ag, Pd, Pt, Rh, Ir, Ru, Cu, Pb, Ni, Sb, Bi, In, Se, Te, Ga, As) • „„Leaching and Electrowinning“ anstelle von ElektrolyseLeaching and Electrowinning“ anstelle von Elektrolyse

- „„Slurrification“ und „Leaching“ Sektor:Slurrification“ und „Leaching“ Sektor: CuO + HCuO + H22SOSO44 → CuSO → CuSO44 + H + H22OO- „„Purification“ Sektor:Purification“ Sektor: abtrennen des CuSOabtrennen des CuSO44 und reinigen der Edelmetallphase und reinigen der Edelmetallphase- „„Electrowinning“ Sektor: Electrowinning“ Sektor:

Kupfer RegenerierungKupfer Regenerierung

• Schmelzmetallurgisch, elektrometallurgischSchmelzmetallurgisch, elektrometallurgisch• Cu-reicher Rohstoff in Flüssigmetall-Bad → Konz. > 70%Cu-reicher Rohstoff in Flüssigmetall-Bad → Konz. > 70%• Konzentrierte Masse wird oxidiert um restliche S-Ionen und Konzentrierte Masse wird oxidiert um restliche S-Ionen und

Verunreinigungen zu entfernen → Rohkupfer mit Konz. > 98%Verunreinigungen zu entfernen → Rohkupfer mit Konz. > 98%• Anschließend elektrometallurgische VeredelungAnschließend elektrometallurgische Veredelung• Regenerierungsrate ~ 99%Regenerierungsrate ~ 99%• Endreinheit Endreinheit 99,99%99,99%

Quelle: Quelle: Weber, B.; Skript „Nebengruppen I“ 2010, S. 37

Verfahrensverlauf bei UmicoreVerfahrensverlauf bei Umicore

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

Silber-RegenerierungSilber-Regenerierung

• Abtrennung von Gold und Platin-Gruppen-Metallen (PGMs)Abtrennung von Gold und Platin-Gruppen-Metallen (PGMs)

• Regenerierungsrate Regenerierungsrate ~ 90%~ 90%

• Möbius-VerfahrenMöbius-Verfahren

Gold-RegenerierungGold-Regenerierung

• Abtrennung von Platin-Gruppen-Metallen (PGMs)Abtrennung von Platin-Gruppen-Metallen (PGMs)

• Regenerierungsrate Regenerierungsrate ~ 98%~ 98%

• Wohlwill-GoldelektrolyseWohlwill-Goldelektrolyse

Kosten und EinnahmenKosten und EinnahmenEdelmetall-Abbau pro MobiltelefonEdelmetall-Abbau pro Mobiltelefon

Quelle: 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 Kosten und Einnahmen des

Recycling-ProzessesRecycling-Prozesses

Quelle: Quelle: Blass, V.D. et. al. 2006, End-of-life management of cell phones in the United States, Santa Barbara, CA;

University of California

FazitFazit

• Sammelquote erhöhen (s. Telekom)Sammelquote erhöhen (s. Telekom)

• Stoffkreislauf noch nicht ohne Verluste schließbarStoffkreislauf noch nicht ohne Verluste schließbar

• Einnahmen bei Recycling zu klein um Prozess in jeder Menge Einnahmen bei Recycling zu klein um Prozess in jeder Menge rentabel zu machenrentabel zu machen

• Lagerung von E-Waste möglichst reduzierenLagerung von E-Waste möglichst reduzieren

→ → Second-HandSecond-Hand

→ → Zurück an Hersteller Zurück an Hersteller

• Komponenten-Recycling??Komponenten-Recycling??

• Hinterfragen wo Metalle im Labor herkommenHinterfragen wo Metalle im Labor herkommen

QuellenQuellen• Reller, A.; Bublies, T.; Staudinger, T.; Oswald, I.; Meißner, S.; Allen, M.; Reller, A.; Bublies, T.; Staudinger, T.; Oswald, I.; Meißner, S.; Allen, M.; GA/A 2009, 18/2, 127-135• Oswald, I.; Reller, A.; Oswald, I.; Reller, A.; GA/A GA/A 20112011, 20/1, 41-47, 20/1, 41-47• Schreiter S.; Schreiter S.; Welt OnlineWelt Online 20082008, Urban Mining, Urban Mining• Reller, A.; Vortrag Reller, A.; Vortrag Reichen die Rohstoffe für die EnergiewendeReichen die Rohstoffe für die Energiewende 20102010• Reller, A.; Vortrag Reller, A.; Vortrag Wir verfrühstücken RessourcenWir verfrühstücken Ressourcen 20102010• Hagelüken, C.; Hagelüken, C.; Edelmetallrecycling – Status und EntwicklungEdelmetallrecycling – Status und Entwicklung , Umicore Precious Metals Refining , Umicore Precious Metals Refining • Schluep, M. et. al. Schluep, M. et. al. 20092009, , Recycling – From e-waste to resourcesRecycling – From e-waste to resources, Nairobi: United Nations Environment , Nairobi: United Nations Environment

Programme (UNEP)Programme (UNEP)• Blass, V.D. et. al. Blass, V.D. et. al. 20062006, , End-of-life management of cell phones in the United StatesEnd-of-life management of cell phones in the United States , Santa Barbara, CA; , Santa Barbara, CA;

University of CaliforniaUniversity of California• Weber, B.; Weber, B.; Skript „Nebengruppen I“Skript „Nebengruppen I“ 20102010, S. 27-39, S. 27-39• http://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/4/cm/pse/bilder/pse0.gifhttp://www.chemgapedia.de/vsengine/media/vsc/de/ch/4/cm/pse/bilder/pse0.gif• http://www.netzpiloten.de/wp-content/uploads/2009/03/handys.pnghttp://www.netzpiloten.de/wp-content/uploads/2009/03/handys.png• http://img.tomshardware.com/de/2007/05/12/digitalkamera-spiegelreflex-bridgekamera/intro.jpghttp://img.tomshardware.com/de/2007/05/12/digitalkamera-spiegelreflex-bridgekamera/intro.jpg• http://eastvalley.typepad.com/.a/6a00d8341cb5e153ef0162fd090534970d-800wihttp://eastvalley.typepad.com/.a/6a00d8341cb5e153ef0162fd090534970d-800wi• http://www.efox-shop.com/images/3rd_gather/s/293/063013.jpghttp://www.efox-shop.com/images/3rd_gather/s/293/063013.jpg• http://photos.techfieber.de/wp-content/uploads/2009/12/msi_netbook_U135.jpghttp://photos.techfieber.de/wp-content/uploads/2009/12/msi_netbook_U135.jpg• http://www.mikrowelle.com/wp-content/uploads/2009/12/mikrowelle.jpghttp://www.mikrowelle.com/wp-content/uploads/2009/12/mikrowelle.jpg• http://www.energieberater-wolf.de/images/solarzelle_sonne.gifhttp://www.energieberater-wolf.de/images/solarzelle_sonne.gif• http://moebelplus.de/artikellayout/infothekeninhalte/geschirrspueler_sort.jpghttp://moebelplus.de/artikellayout/infothekeninhalte/geschirrspueler_sort.jpg• http://www.traderscity.com/board/userpix58/31215-Autoradio-7-Inch-Detachable-Auto-Radio-1din-With-Gps-Dvb-http://www.traderscity.com/board/userpix58/31215-Autoradio-7-Inch-Detachable-Auto-Radio-1din-With-Gps-Dvb-

t-1.jpgt-1.jpg• http://www.kme.com/assets/uploads/oldkme/image/Press%20Center/campaign/comfort_de.pnghttp://www.kme.com/assets/uploads/oldkme/image/Press%20Center/campaign/comfort_de.png• http://enviro.gbiportal.net/files/2011/07/e-waste.jpghttp://enviro.gbiportal.net/files/2011/07/e-waste.jpg• http://www.re-log.ch/images/stories/kunststoff-zeichen%20re-log.jpghttp://www.re-log.ch/images/stories/kunststoff-zeichen%20re-log.jpg• http://www.putzatelier.de/images1/recycling.gifhttp://www.putzatelier.de/images1/recycling.gif• http://www.clker.com/cliparts/g/k/k/U/5/w/recycling-symbol-green-hi.pnghttp://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--http://www.badische-zeitung.de/wirtschaft-3/elektroschrott-einmal-deutschland-afrika-und-zurueck--

38772144.html38772144.html• http://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,679381,00.htmlhttp://www.spiegel.de/wissenschaft/technik/0,1518,679381,00.html

Vielen Dank Vielen Dank für die für die

AufmerksamkeitAufmerksamkeit