Neodymhaltiges Produkt beim Recyclingprozess
Fraunhofer IFAM Dresden
Der Hunger nach Seltenerdmetallen ist groß. Und er wächst. Allerdings ist die Verfügbarkeit dieser besonderen Elemente begrenzt. Experten raten daher zum Recycling. Auch aus Gründen des Umweltschutzes. Doch ein intelligentes Recycling der Seltenen Erden steht noch am Anfang.
Für die Wiederverwertung von Seltenen Erden aus Permanentmagneten von Elektromotoren müssen in den kommenden Jahren tragfähige Recyclingkonzepte entwickelt werden. Dies ergab eine Befragung von mehreren hundert baden-württembergischen Industrieunternehmen und eine darauf aufbauende Studie des Öko-Instituts im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg. Denn noch werden die Motoren von Industrieanwendungen an ihrem Lebensende nicht gesondert gesammelt und entsorgt. Das Potenzial zur Rückgewinnung der Seltenen Erden wird also nicht gehoben.
Dieses wäre aber vorhanden: Die Analyse des Öko-Instituts ergab ein beträchtliches Potenzial für das Recycling der Seltenen Erden aus dem Einsatzbereich der Permanentmagnete. Denn: Europäische Unternehmen haben im Jahr 2012 bis zu zwei Millionen Elektromotoren mit Permanentmagneten für industrielle Anwendungen hergestellt; davon etwa die Hälfte in Deutschland. Davon wiederum wird etwa die Hälfte der Magnete, die etwa 30 Prozent Seltene Erden enthalten, hier im Land in Industrieanlagen eingesetzt, die andere Hälfte der Motoren entweder direkt oder als Teil von Maschinen und Anlagen ins Ausland exportiert.
Bedarf an Seltenen Erden für Hochleistungsmagnete steigt
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Rund ein Fünftel der Gesamtförderung an Seltenen Erden wird aktuell für die Herstellung der Hochleistungsmagnete insbesondere in kleinen Motoren etwa in Festplatten oder optischen Laufwerken von Unterhaltungselektronik eingesetzt, erläutert das Öko-Institut. Vor allem zukünftig sollen die Einsatzgebiete von Elektromotoren für Fahrzeuge, für getriebelose Windkraftanlagen sowie zu einem bedeutenden Teil für Elektromotoren und -generatoren in der Industrie stark wachen. Fast die gesamte Förderung des Seltene-Erden-Elements Dysprosium beispielsweise werde auf die Fertigung der Magneten verwendet. Dies mache sich auch in hohen Preisanstiegen bemerkbar: Dysprosium hat sich von 150 US-Dollar pro Kilogramm im Jahr 2009 auf 660 Dollar in 2013 verteuert.
Recyclingpotenziale ausschöpfen
Noch gibt es nach Angaben des Öko-Instituts für den zunehmend ansteigenden Stock an Elektromotoren mit Permanentmagneten in der Industrie keine ausreichende Sammlung und Wiederverwertung ihrer wertvollen Bestandteile, also der Seltenen Erden. So landeten die Dauermagnete nach spätestens 30 Jahren im Stahl- oder Kupferschrott oder werden sogar über den Hausmüll entsorgt. Damit gingen der Industrie in Deutschland schon heute rund 35 bis 40 Tonnen Neodym-Eisen-Bor-Magnete verloren - Tendenz für die Jahre 2025/ 2030 stark steigend.
Dr. Matthias Buchert, Projektleiter und Leiter des Institutsbereichs Infrastruktur & Unternehmen am Öko-Institut. "Spätestens wenn im Jahr 2030 rund 100 Tonnen Neodym-Magnete entsorgt werden, muss die Infrastruktur für die Sammlung, Trennung und das Recycling für Magnetschrotte stehen."
Recyclinglösungen für Seltenerdmetalle
Einige Ansätze für das Recycling von Seltenerdmetallen gibt es aber schon. Einen Recycling-Prozess für Seltene Erden aus Magnetwerkstoffen hat zum Beispiel das Dresdner Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) entwickelt. Mithilfe einer geschickten Kombination pyrometallurgischer und nasschemischer Verfahrensschritte wollen die IFAM-Forscher die Seltenerdmetalle Neodym und Samarium aus Magnetwerkstoffen und Magnetwerkstoffgemischen recyceln. Die komplette Prozesskette des Recyclings konnte bereits im Labormaßstab erfolgreich demonstriert werden. Und es ist noch nicht sehr lange her, dass die französische Firma Rhodia die weltweit erste Recycling-Anlage für Seltenerdmetalle in La Rochelle in Betrieb genommen hat.
Auch Honda und Japan Metals & Chemicals (JMC) wollen die Wiederverwertung Seltener Erden vorantreiben. Seit April 2012 setzen Honda und JMC ein Serienverfahren zur Extraktion Seltener Erden aus gebrauchten Nickel-Metallhydrid-Batterien ein, die aus Honda-Hybridfahrzeugen stammen und vom Handel in Japan zurückgenommen werden. Im März 2013 wurde erstmals ein Batteriehersteller mit den dort recycelten Metallen beliefert, wie Honda angibt.
Im Rahmen des Projektes More (Motor Recycling) untersucht ein Konsortium aus Industrie und Forschung unter der Leitung von Siemens Recyclinglösungen für Elektromotoren. Schwerpunkt sind dabei die Permanentmagnete mit ihrem hohen Anteil an Metallen der Seltenen Erden. In diesem Jahr sollen die Ergebnisse des Förderprojekts vorliegen.
Hohe Umweltstandards beim Abbau von Seltenen Erden erforderlich
Nicht zuletzt hat das Recycling eine hohe Bedeutung für die Umwelt: "Der Abbau von Seltenen Erden mit Schwerpunkt in China führt heute vielfach zu negativen Auswirkungen auf die Umwelt", sagt Buchert weiter. "Ohne entsprechende Gegenmaßnahmen führen beispielsweise der Abbau in den Lagerstätten, die fast alle radioaktive Begleitstoffe enthalten, zu hohen Umweltschäden und zu Erkrankungen von Arbeitern und Anwohnern."
Das Öko-Institut hatte zum Beispiel in der Vergangenheit die Umweltstandards in einer Anlage von Lynas in Malaysia untersucht und gravierende Mängel aufgedeckt. So hätten in den Unterlagen zum Beispiel wesentliche Angaben zur Erstellung einer vollständigen Schadstoffbilanz gefehlt. Auch sei die langfristige sichere Deponierung der radioaktiven Abfälle nicht geklärt gewesen.