Rückgewinnung seltener Elemente aus elektronischen Bauelementen Susanne Seibt Hauptseminar AC V...
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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