An der TU Bergakademie Freiberg geht es um Magnete, die sonst leicht übersehen werden: Forschende des Fraunhofer-Instituts für Keramische Technologien und Systeme (IKTS) und der TU Bergakademie Freiberg wollen Neodym aus gebrauchten Magneten zurückgewinnen. Ihr Material stammt zunächst aus Computer-Laufwerken. Was nach Elektroschrott klingt, enthält Neodym, Eisen und Bor – und damit den Stoff für besonders starke Permanentmagnete.

Solche Magnete stecken in Elektrofahrzeugen, Windenergieanlagen, Lautsprechern, Smartphones, Festplatten und Laufwerken. Der weltweite Bedarf an Permanentmagneten steigt laut dem zugrunde liegenden Artikel schätzungsweise jedes Jahr um 8,3 Prozent. Neodym wird allerdings zu rund 90 Prozent aus China importiert. Europa kauft neodymhaltige Produkte zudem häufig nach China zur Aufbereitung und importiert etwa 90 Prozent davon anschließend wieder zurück.

Ein Magnet ist noch kein neuer Rohstoff

Recycling klingt hier einfacher, als es ist. Das zurückgewonnene Neodym muss eine sehr hohe Reinheit erreichen. In Europa sind die entsprechenden Verfahren bislang weniger entwickelt; viele neodymhaltige Produkte landen deshalb auf Deponien oder werden exportiert. Im EU-geförderten Projekt „NEO-CYCLE“ sollen nun europäische Lösungen für die Rückgewinnung aus Elektroschrott entstehen.

In Freiberg werden Feststoffchlorierung und elektrochemische Verfahren getestet. Danach soll die geeignetste Technologie ausgewählt werden. Ziel ist, Neodym, Eisen und Bor in marktgerechter Reinheit zu trennen. Das Projekt läuft vier Jahre, ein erstes Verfahren ist bereits patentiert, eine Pilotanlage ist geplant. Die gewonnenen Metallsalze sollen in vier Bereiche geliefert werden: Chemieindustrie, Pharmaindustrie, Wasserstoffwirtschaft und Düngemittelindustrie.

Der Eintrag zu NEO-CYCLE beschreibt die Aufbereitung gebrauchter NdFeB-Magnete aus alten Festplatten bei Technologiereifegrad TRL 6. Geplant sind außerdem hochwertige Produkte für die pharmazeutische Industrie, die Ammoniakproduktion, Düngemittel und Polymere. Industrielle Katalysatoren sollen für diese Anwendungsfälle entwickelt und demonstriert werden; kommerzielle Unternehmen prüfen anschließend Qualität und Leistungsfähigkeit der Endprodukte.

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Vom Labor in die Prozessindustrie

Hinter dem Vorhaben steht nicht nur ein Laborteam. Beteiligt sind Akteure der gesamten Wertschöpfungskette: Behörden, WEEE-Recyclingunternehmen, Technologieentwickler, Verbände, NGOs, KMU und Industrieunternehmen. Die Prozesse und Produkte sollen digitalisiert werden – mit mathematischer Modellierung, Optimierung, Anlagenüberwachung, digitalen Zwillingen und digitalen Produktpässen.

Auch die Nachhaltigkeit wird breit geprüft: mit Ökobilanzen (LCA), Lebenszykluskostenrechnungen (LCC), sozialer Ökobilanz sowie Kreislauffähigkeits-, Risiko-, Energieeffizienz-, Logistik- und technoökonomischen Analysen. Hinzu kommen ein Leitfaden zur Berücksichtigung der Geschlechterdimension in den Projektphasen, 13 Schulungen zu technischen und überfachlichen Kompetenzen für Inklusion und neue Arbeitsplätze sowie mindestens 13 Veranstaltungen für Interessengruppen. Für mindestens 11 erwartete Kernergebnisse sollen neue Geschäftsmodelle entstehen.

Damit die Sache nicht im Reagenzglas stecken bleibt, sind Rechts- und Normungsanalysen, eine Standardisierungsroadmap, Kommunikations- und Verwertungsmaßnahmen sowie die Zusammenarbeit mit anderen Projekten vorgesehen. Das EU-Programm ist Horizon Europe im Bereich „Digital, Industry and Space“, gefördert wird das Vorhaben als Horizon Research and Innovation Action (RIA). Koordinator ist IDENER Research & Development AIE in Sevilla, der EU-Beitrag für den Koordinator beträgt 2.276.623 Euro. Der Eintrag nennt 21 Teilnehmer und 3 Partnerorganisationen.

Zu den Teilnehmern gehören die Technische Universität Bergakademie Freiberg in Deutschland mit 883.562,50 Euro, die Fraunhofer-Gesellschaft in Deutschland mit 697.160 Euro, die Universitat Politècnica de Catalunya in Spanien mit 531.875 Euro, Flamma S.p.A. in Italien mit 1.097.832,49 Euro, die Politechnika Warszawska in Polen mit 622.495 Euro, RMF Tech GmbH in Deutschland mit 123.937,50 Euro, Vytauto Didžiojo Universitetas in Litauen mit 333.375 Euro, L’Urederra in Spanien mit 439.125 Euro, Laser Consult in Ungarn mit 244.626 Euro, die NGO Agency of European Innovations in der Ukraine mit 110.625 Euro, Fraunhofer Austria Research GmbH mit 563.875 Euro, die Asociația de Standardizare din România mit 169.375 Euro, die Confederazione Generale dell’Agricoltura Italiana mit 350.305 Euro, Holoss in Portugal mit 344.375 Euro, Ecoreset SA in Griechenland mit 350.250 Euro, Stena Recycling Srl in Italien mit 213.925 Euro, die Università degli Studi di Pavia in Italien mit 1.329.151,70 Euro, der Iberian Sustainable Mining Cluster in Spanien mit 315.000 Euro und die Università degli Studi di Torino in Italien mit 370.000 Euro.

Politecnico di Torino in Italien hat die Teilnahme beendet und ist mit 0 Euro angegeben. Ecocastulum SL in Spanien ist als Drittorganisation mit 99.375 Euro aufgeführt. Als Partnerorganisationen nennt der Eintrag Casale SA in der Schweiz mit 0 Euro, Regione Lombardia in Italien mit 0 Euro sowie Comar Chemicals (Pty) Ltd in Südafrika; dort ist die Teilnahme beendet und der Betrag beträgt 0 Euro.

Die wissenschaftlichen Bereiche reichen laut EuroSciVoc von Sozialwissenschaften, Politikwissenschaften und politischen Maßnahmen über Zivilgesellschaft und Nichtregierungsorganisationen bis zu Naturwissenschaften, Mathematik und angewandter Mathematik sowie mathematischer Modellierung. Die Schlüsselwörter lesen sich entsprechend breit: kritische Rohstoffe, Upcycling, Kreislaufwirtschaft, Nachhaltigkeit, Inklusion, Schulungen, digitale Produktpässe, Neodym, Bor, Eisen, Ammoniak, Polybutadien, Düngemittel und Katalysatoren.

Europas kurze Wege zum Magneten

Der Druck kommt nicht nur aus den Computergehäusen. Permanentmagnete aus Seltenen Erden – darunter Neodym-Eisen-Bor (NdFeB) und Dysprosium – werden in Automobilen, der Luft- und Raumfahrt, Windkraftanlagen und Konsumgütern eingesetzt. Neodym und Dysprosium gelten als kritische Materialien mit hohem Versorgungsrisiko; die Versorgung ist in den vergangenen Jahren schwieriger geworden. Europa importiert deutlich mehr NdFeB-Magnete, als es selbst produziert.

Ein früheres europäisches Vorhaben, SUSMAGPRO, setzte deshalb auf Lösungen im Pilotmaßstab, um NdFeB-Magnete europaweit zu identifizieren, zu trennen, aufzubereiten und wiederzuverwenden. Magnete und magnethaltige Abfälle sollten nicht entsorgt oder exportiert werden. Stattdessen sollten die enthaltenen Elemente extrahiert und über kurze Recyclingkreisläufe in neue Produkte integriert werden.

Untersucht wurden Automobilrotoren, Wasserpumpen, Lautsprecher und Windkraftanlagen. Die aus dem Recyclingprozess hervorgegangenen Magnete wurden 2023 erfolgreich in Lautsprechern und Elektromotoren getestet. An SUSMAGPRO arbeiteten 18 europäische Projektpartner entlang der gesamten Wertschöpfungskette; koordiniert wurde das Projekt von der Hochschule Pforzheim. Das Steinbeis Europa Zentrum kümmerte sich um Kommunikation und Vernetzung, die Verbreitung der Projektergebnisse, die Entwicklung und Analyse von Verwertungsmodellen sowie um Unterstützung bei Koordination und administrativem Projektmanagement.

Gefördert wurde SUSMAGPRO von der Europäischen Kommission. Das Förderbudget für alle Partner lag bei 13 Millionen Euro. Beteiligt waren Dänemark, Deutschland, Italien, die Niederlande, Österreich, Schweden, Slowenien, Spanien und das Vereinigte Königreich; die Projektlaufzeit reichte von Juni 2019 bis November 2023.

NEO-CYCLE knüpft an diesen Gedanken an, verschiebt den Schwerpunkt aber in Richtung Prozessindustrie und großer Mengen sekundärer Rohstoffe. Der Materialkreislauf soll Umweltbelastungen reduzieren und Europas Abhängigkeit von strategischen Rohstoffen verringern. In Freiberg beginnt das vorerst mit alten Festplatten, Chlorierung und Elektrochemie – und mit der ziemlich nüchternen Frage, ob aus einem ausrangierten Magneten wieder ein brauchbarer Rohstoff werden kann.

Quelle: <a href="https://www.mdr.de/wissen/naturwissenschaften-technik/projekt-in-sachsen-seltene-erden-zurueckgewin