Mikrobielle Laugung von Seltenen Erden aus Leuchtpulver

Seltene Erden (SE) werden in fast allen neuen Technologien eingesetzt. Zudem hat China mit 94% Marktanteil (2011) [1] praktisch ein Monopol in der Produktion. Dennoch gibt es bis heute kein umweltfreundliches Recycling-Verfahren. Folglich steigt die Nachfrage nach neuen Recycling-Strategien um die Versorgung mit SE sicher zu stellen.
Jährlich fallen beim Recycling von Energiesparlampen und Leuchtstoffröhren in Deutschland rund 175 Tonnen Leuchtpulver als eigenständige Fraktion an [2, 3] Bei vollständigem Recycling können daraus bis zu 17,5 Tonnen SE-Oxide gewonnen werden, die direkt für den Herstellungsprozess neuer Lampen eingesetzt werden können [4]. Pro Leuchtkörper werden 2 bis 4g Leuchtpulver benötigt [5], sodass ca. 60 Millionen neue Lampen mit Recycling-SE hergestellt werden könnten.
In dieser Arbeit wurde deshalb die Rückgewinnung von SE aus Leuchtpulver mithilfe von biohydro¬metallurgischen Techniken untersucht. Aufgrund der elektrochemischen Rand¬bedingungen, erscheint die Laugung mit organischen Säuren und metallbindenden Proteinen erfolgversprechender, als Oxidations- oder Reduktions¬reaktionen [6, 7]. Auf Grundlage dessen wurden verschiedene hetero- und autotrophe aerobe Mikroorganismen als Rein- und Mischkultur ausgewählt. Darunter befinden sich sowohl die „klassischen“ Laugungs-Mikroorganismen Acidithiobacillus ferrooxidans und A. thiooxidans, als auch die organische Säuren bildendenden Corynebacterium collunae (Glutaminsäure) und die Hefe Yarrowia lipolytica (Zitronen¬säure), sowie der „Teepilz“ Kombucha. Alle Untersuchungen bezüglich der Eignung der Mikro-organismen SE aus Recycling-Leuchtpulver zu laugen wurden als Fed-Batch-Experimente durchgeführt.
Es konnte gezeigt werden, dass die Komplexierung der Seltenen Erden durch mikrobielle Metaboliten zu wesentlich höheren SE-Konzentrationen im Überstand führte als in den jeweiligen Kontrollen. Demzufolge ist es möglich mikrobielle Prozesse für die Rückgewinnung von SE zu nutzen. Sie stellen somit eine potentielle umwelt¬freundliche Alternative zu den derzeit angewendeten Methoden dar.

1. Roskill, Rare Earths & Yttrium: Market Outlook to 2015. 14th Edition. 2011, London.
2. Gallenkemper, B. and J. Breer, Analyse der Datenerhebung nach ElektroG über die Berichtsjahre 2009 und 2010 zur Vorbereitung der EU-Berichtspflicht 2012, in Fachgebiet III 1.6 (Produktverantwortung), D. Hörig (Editor) 2012, Umweltbundesamt: Dessau-Rosslau, Ahlen.
3. Lightcycle, Verwertbare Bestandteile von Altlampen, 2014, Riemann, Stephan.
4. Haucke, E., T. Huckenbeck, and R. Otto, Verfahren zur Rückgewinnung seltener Erden aus Leuchtstofflampen, Osram AG, Editor 2011: Germany.
5. Wojtalewicz-Kasprzak, A., Erzeugung von synthetischen Selten-Erd-Konzentratenaus Leuchtstoffabfällen. Technische Universität Clausthal, Fakultät für Energie- und Wirtschaftswissenschaften. 2007
6. Evans, C.H., Biochemistry of the Lanthanides. Biochemistry of the Elements, ed. E. Frieden. Vol. 1. 1990, New York, London: Plenum Press.
7. Morss, L.R., Yttrium, Lanthanum, and the Lanthanide Elements, in Standard Potentials in Aqueous Solution, A.J. Bard, R. Parsons, and J. Jordan, Editors. 1985, Marcel Dekker, Ink.: New York, Basel. p. 587-629.