Die Suche nach nachhaltigen Ressourcen ist für die Energiezukunft Deutschlands von entscheidender Bedeutung. Besonders im Fokus stehen Seltene-Erd-Metalle, die für die Produktion von Wasserstoff unverzichtbar sind. In diesem Zusammenhang haben Forscher der TU Bergakademie Freiberg innovative hydrometallurgische Verfahren zur Rückgewinnung dieser wertvollen Rohstoffe aus Festoxid-Elektrolysezellen entwickelt. In einem Modul mit einer Leistung von 10 Megawatt sind etwa 150 Kilogramm Seltene-Erd-Metalle wie Scandium, Lanthan und Cer enthalten.
Das Team um Dr. Pit Völs hat bereits im Labor bewiesen, dass die Methode mit nur 0,2 Gramm Zellenmaterial pro Versuch funktioniert. Aktuell wird an einer Skalierung auf bis zu 50 Gramm gearbeitet, um die Effizienz und Wirksamkeit der Rückgewinnung zu steigern.
Neue Recyclingansätze für Elektrolyseure
Parallel zu diesen Fortschritten haben Forscher der TU Freiberg in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie ein weiteres innovatives Recycling-Verfahren initiiert. Ziel dieses Projekts, das den Namen Renana trägt und für „Recycling – Nachhaltige Ressourcennutzung“ steht, ist die Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe aus ausgemusterten Wasserstoff-Anlagen.
Mit einer Rückgewinnungsquote von bis zu 90 Prozent der Materialien bietet dieses Verfahren, das Flotations- und Partikelextraktions-Techniken kombiniert, immense Potenziale. Im Zuge des geplanten Ausbaus der Elektrolyseuren zur Erzeugung von ökologisch nachhaltigem Wasserstoff wird die Wiederverwertung von Rohstoffen wie Platin, Iridium, Palladium und Nickel immer relevanter. Diese Materialien sind nicht nur teuer, sie gelten auch als kritisch aufgrund ihrer begrenzten Verfügbarkeit.
Zukunft der Wasserstoffproduktion im Recycling-Zeitalter
Die Produktion von Wasserstoff spielt eine zentrale Rolle in der Energiewende. Grüner Wasserstoff, der durch Wasserelektrolyse aus erneuerbaren Energien erzeugt wird, benötigt spezielle Katalysatoren, wie sie in PEM-Elektrolyseuren verwendet werden. Hochtemperaturelektrolyseure hingegen benötigen Nickel und Seltene Erden. Die Sicherstellung der Versorgung mit diesen kritischen Materialien ist eine der Haupte Herausforderungen bei der industriellen Skalierung der Elektrolysetechnologie in Deutschland.
Im Rahmen des Projekts „Recycling – Nachhaltige Ressourcennutzung“ (ReNaRe), das unter dem Leitprojekt „H2Giga“ des BMBF durchgeführt wird, wird die Entwicklung von Recyclingkonzepten für ausgediente Elektrolyseursysteme erforscht. Die verwendeten Verfahren, darunter die Flüssig-Flüssig-Partikelextraktion und die Agglomerations-Flotation, ermöglichen eine effiziente Trennung von hydrophilen und hydrophoben Materialien und versprechen so eine hohe Rückgewinnungsquote.
Mit diesen innovativen Ansätzen könnte nicht nur die Kosteneffizienz der Wasserstoffproduktion gesteigert, sondern auch die Versorgungssicherheit mit kritischen Rohstoffen langfristig gesichert werden. In den kommenden Jahren werden daher umfangreiche Lebenszyklusanalysen und technoökonomische Studien durchgeführt, um die Auswirkungen der Recyclingverfahren zu bewerten und ihre industrielle Anwendbarkeit zu erarbeiten, was die gesamte Wasserstofftechnik revolutionieren könnte.Ingenieur.de berichtet.
