Nachhaltige Rückgewinnung kritischer Rohstoffe aus Wasserstofftechnologien
Wasserstoff-Brennstoffzellen gelten als die saubersten Energielieferanten und sollen unter anderem Pkw, Lkw Busse u.v.m. in Zukunft antreiben. Noch sind nicht viele Brennstoffzellen im
Einsatz, aber wenn es so kommt, wie allgemein erhofft, werden in wenigen Jahren die ersten Modelle in nennenswerten Mengen ins Recycling gelangen. Aus diesen gilt es, wertvolle Edelmetalle wie
beispielsweise Platin, Iridium oder Ruthenium für die Wiederverwendung zu gewinnen.
Diese Edelmetalle befinden sich im Inneren der Brennstoffzelle auf den sogenannten Proton Exchange Membranen (PEM). PEMFC-Brennstoffzellen besitzen jedoch auch noch andere Rohstoffe, die es wert
sind, recycelt zu werden, wie z. B. das Ionomer.
Mit dem Ziel, ein sowohl ökologisch als auch ökonomisch nachhaltiges Recyclingverfahren zu entwickeln, hat Hensel Recycling, Edelmetallrecyclingspezialist aus Aschaffenburg, als Mitglied eines
internationalen Forschungskonsortiums einen wichtigen Meilenstein erzielt.
In dem von der EU geförderten Projekt „BEST4Hy“ (Grant Agreement No. 101007216) wurden auf Basis von End-of-Life PEMFC-Brennstoffzellen bei Hensel Recycling zwei Verfahren im Technikumsmaßstab
(TRL5) entwickelt:
- Nasschemische Rückgewinnung des Platins als Platinsalz
- Rückgewinnung der Platin-Gruppen-Metalle-Tinte und des Ionomers mittels einer Alkohollösung
Das Besondere an beiden Technologien ist, dass die zurückgewonnenen Rohstoffe direkt wieder in die Produktion neuer Brennstoffzellen einfließen können, es sich also um einen „closed loop“
handelt.
Das Verfahren
Die zukunftsweisende Technologie der Rückgewinnung von PGM-Tinte und des Ionomers mittels Alkohol verspricht eine umweltfreundliche und nachhaltige Methode. Im Rahmen des beschriebenen Verfahrens
kommen keine Säuren, sondern Alkohol zum Einsatz. Dieser wird über einen Verdampfer in einem nachgeschalteten Schritt aus der Ionomerlösung wieder in den Kreislauf zurückgeführt.
Zunächst werden durch den Einsatz von kurzkettigen Alkoholen die Ionomere bei mäßiger Temperatur und erhöhtem Druck gelöst, sodass eine alkoholische Lösung entsteht, aus der das intakte Ionomer
zurückgewonnen werden kann.
Der dabei entstehende Löserückstand (Schlamm) enthält die in Kohlenstoff gebundenen Edelmetalle. Die anschließende Trennung der beiden Elemente erfolgt vorzugsweise durch Zentrifugieren. Zur
Sicherstellung der Partikelfreiheit der Ionomerlösung wird eine Vakuumfiltration durchgeführt.
Mit dieser neuartigen Methode konnte eine Ausbeute von bis zu 95 % bei der Platinrückgewinnung erzielt werden. Die Wiedergewinnung anderer Rohstoffe wurde ebenfalls untersucht, wobei
Recyclingquoten von bis zu 80 % für das Ionomer erzielt wurden.
Neben den wertvollen Edelmetallen und dem Ionomer werden auch die anderen Wertstoffe wie Graphit, Titan, Kupfer und Stahl sowie Kunststoffe oder Kautschuk präzise voneinander getrennt, damit sie
in den Wirtschafts- und Wertstoffkreislauf zurückgeführt werden können.
Meilenstein für die Branche: nachhaltig und umweltfreundlich
Die im Edelmetallrecyclingbereich bekannten Verfahren wie die Pyrometallurgie und Hydrometallurgie gewährleisten lediglich die Rückgewinnung der Edelmetalle. Nachteile sind unter anderem der hohe
Energieaufwand und vor allem eine erhebliche Abgasproblematik.
Es entsteht nicht nur CO2, sondern die (meist) enthaltenen Fluorverbindungen sind umweltschädlich und stellen hohe Anforderungen an die
Korrosionsbeständigkeit der gesamten Verbrennungsanlage. Bei beiden Methoden geht Membranmaterial verloren.
Das von Hensel Recycling entwickelte Verfahren zur Rückgewinnung der PGM-Tinte und des Ionomers mittels einer Alkohollösung ist wesentlich umweltfreundlicher, da keine schädlichen Abgase durch
Verbrennungen entstehen. Zudem ist ein geringer Energieaufwand nötig, um die Elemente voneinander zu separieren und nachhaltig in den Wirtschaftskreislauf zurückzuführen. Diese Vorteile können
auch in der Ökobilanz nachgewiesen werden.
Über Hensel Recycling
Die Hensel Recycling Gruppe mit Hauptsitz in Aschaffenburg ist seit 1998 eines der international führenden Unternehmen im Edelmetallrecycling. Mit mehr als 240 MitarbeiterInnen in neun Ländern bietet die Unternehmensgruppe ihren Kunden ein umfassendes Dienstleistungsangebot für das Recycling von edelmetallhaltigen Materialien wie Auto- und Industriekatalysatoren, Lambdasonden, E-Schrott und kritischen Rohstoffen aus der Wasserstoffwirtschaft.
Kontakt
Anna Marchisio
Hensel Recycling GmbH
a.marchisio@hensel-recycling.com
www.hensel-recycling.com