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Perspektiven des neuen Dialyse-Membranverfahrens Aus dem Labor zu einer technischen Pilotanlage FCM GmbH: Galliumarsenid-Hersteller Dialyseverfahren für das Gallium-Recycling
Stelter, M.; Zeidler, O.; Scharf, C.; Eichler, S.;
Entwicklung einer effizienten und wirtschaftlichen Trennungstechnologie von Ga aus GaAs-führenden Abwässern aus der Wafer-Herstellung

Der Verbrauch des Seltenen Metalls Gallium steigt seit Jahren exponentiell. Ein Großteil wird in der Produktion von Galliumarsenid eingesetzt, das als Halbleiterwerkstoff in der drahtlosen Kommunikation unverzichtbar ist.
Das Helmholtz-Institut Freiberg hat zusammen mit der TUBAF ein innovatives Recyclingver-fahren entwickelt, das die Recyclingquote des strategisch wertvollen Elementes in der Halb-leitererzeugung um 20% erhöhen kann. Beim Projektpartner Freiberger Compound Materials, einem Global Player für GaAs-Wafer, entspricht dies bereits 2-3 Tonnen Gallium pro Jahr mit ca. 0,5 Mio € Marktwert. Dafür wurde vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) der „Deutsche Rohstoffeffizienz-Preis 2014“ verliehen.
Das entwickelte Membranverfahren reinigt verbrauchte Ätzlösungen und Suspensionen, die bei der Fertigung von Wafern und ihrer Weiterverarbeitung von Mikrochips anfallen. Dies ermöglicht eine direkte Gewinnung aus der Lösung, welche bisher nicht ökonomisch war. Bei der Verfahrensentwicklung wurde von Anfang an auf die Ökonomie des entwickelten Pro-zesses geachtet. Da Störstoffe wie Arsensäure mit gewöhnlichem Wasser von der Gallium-lösung getrennt und wie gewohnt neutralisiert werden, entsteht kein zusätzlicher Energie- oder Chemikalienverbrauch. Dafür kommen spezielle Membranen zum Einsatz, die eine effiziente und selektive Trennung erzielen und chemisch hochresistent sind.
Eine Prefeasibility-Study ergab, dass mit Investitionskosten unter 100T Euro und geringen Membrankosten in einem Bereich von 5T € pro Jahr geringe Amortisationsdauern erzielbar sind. Das Projekt befindet sich momentan in der Pilotierungsphase und wird weiter technolo-gisch optimiert. Nach der Einführung in den technischen Maßstab könnte das Verfahren auch für das Recycling anderer Elemente weiterentwickelt werden.
  • Poster
    Woche der Umwelt 2016, 07.-8.6.2016, Berlin, Deutschland

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