Rohstoffkreislauf Ökologische Metallrückgewinnung durch Faserabfall und Brikettierung

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Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen

In sogenannten Prozessnebenprodukten – kurz PNP – sind wertvolle Metalle enthalten. Doch diese zurückzugewinnen, geht auf Kosten der Umwelt. Das Forschungsprojekt „FaBrik“ soll das ändern.

In Prozessnebenprodukten (PNP), die in metallurgischen und mineralischen Prozessen anfallen, sind meist wertvolle Metalle wie Kupfer, Nickel oder Mangan enthalten. Diese PNP sind feinkörnig und lassen sich deshalb nur schwer handhaben. Filterstäube, Filterschlämme und Zyklonabscheidungen sind nur einige Beispiele für die Quellen von PNP. Für die Rückführung werden PNP aktuell mit Wasser und Zement zu Briketts gepresst. Bei dieser auf Zement basierten Methode fallen aber großen Mengen CO₂ an, weil die Briketts auf über 1.000 °C erhitzt werden, um Zement zu erhalten. Wir sprechen hier von rund 500 Kilogramm CO₂ pro Tonne Zement.

Dieser Rückgewinnungsprozess der PNP ist außerdem wirtschaftlich nur sinnvoll, wenn dieselben in großen Mengen anfallen. Die etwa 10 Millionen Tonnen PNP, die in Europa jährlich anfallen, entstehen jedoch meist dezentral und in relativ geringen Mengen von 1.000 bis 35.000 Tonnen pro Jahr und Produktionsort. Deshalb müssen die PNP häufig bei einem Kostenaufwand von 36 bis 120 Euro pro Tonne deponiert werden. Aktuell gibt es leider keine einfache, ökonomische und platzsparende Methode, die PNP auch in kleinen Mengen wieder nutzbar zu machen. So gehen viele wertvolle Materialien verloren und die Umwelt wird stark belastet.

Forscher wollen Kupfer & Co. schonender zurückgewinnen

Deshalb ist es das Ziel des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekts „FaBrik“, eine umweltfreundlichere und ökonomischere Alternative zur zementbasierten Brikettierung zu entwickeln. Statt Zement sollen Fasern aus Alttextilien verwendet werden, um die PNP zu binden. Außer einer Einsparung großer Mengen CO₂ kann so auch die erforderliche Wassermenge deutlich reduziert werden. Die Wirtschaftlichkeit ergibt sich daraus, dass die Deponierungskosten entfallen und die bei der üblichen PNP-Bindung nötige Auslagerungshalle obsolet wird. Diese textilfaserbasiderten Bindung soll sich auch bei geringen Mengen PNP lohnen.

Die hohen Investitionskosten für Auslagerungshallen können vermieden werden, wenn dazu faserverstärkte Briketts genutzt werden. Es ist damit zu rechnen, dass die Wirtschaftlichkeitsschwelle bereits bei einem PNP-Aufkommen von 1.000 Tonnen jährlich überschritten ist. Darüber hinaus sind die Kosten für die Beschaffung von Handelsfasern nahezu vernachlässigbar, weil mit einem Fasergehalt von unter 5 Gewichtsprozent gerechnet werden kann. Nimmt man Textilabfälle, die in der Regel mit Entsorgungskosten verbunden wären, sinken die Kosten weiter.

Die Projektbeteiligten im Einzelnen

An diesem Projekt unter der Leitung des Instituts für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen in Kooperation mit dem Institut für Industrieofenbau und Wärmetechnik (IOB) der RWTH Aachen sind auch verschiedene Industriepartner aus Deutschland beteiligt. Darunter ein Hersteller von Industriemischern, ein Extruderhersteller aus der keramischen Industrie sowie Experten aus der Metallurgie.

Die Autoren bedanken sich für die finanzielle Unterstützung durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen von „FaBrik“ (Projektnummer 01LJ2109A).

* Die Autoren: Martin Pelzer, David Scheithe und Thomas Gries vom Institut für Textiltechnik der RWTH Aachen University (ITA), und Stefan Preiss vom Ingenieurbüro – Briquetteers aus Kreuzau

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