Ressourcenschonende LED-Lampen entwickelt

In diesem kürzlich abgeschlossenen Verbundprojekt „Cycling of Resources Embedded in Systems Containing Light Emitting Diodes“, kurz cycLED, haben Wissenschaft und Wirtschaft daran gearbeitet, den Ressourcenverbrauch von LED-Lampen zu reduzieren, die Lebensdauer zu erhöhen und ein besseres Recycling zu fördern. Design, Konstruktion, Material und Recyclingtechnologie spielten dabei die wesentlichen Rollen. So besteht die Leuchte des spanischen Projektpartners Ona aus recyceltem Kunststoff und ist modular aufgebaut. So kann sie schnell zerlegt werden, für die Reparatur oder das Recycling. Der Projektpartner Braun, der einen LED-Demonstrator zur intelligenten Straßenbeleuchtung entwickelte, hat besonders auf einen geringen Ressourcenverbrauch geachtet. Mit lediglich sechs High-Power-LED-Chips benötigt die Leuchte bis zu 50mal weniger Seltenerd-Elemente als Wettbewerbsprodukte bei mindestens gleicher Lichtleistung.

Die Lampe der schwäbischen Firma Riva Lightning bringt gleich ein neues Geschäftsmodell mit sich: Die Licht-Vermietung für Industriehallen; dabei bleibt die Lampe Eigentum des Herstellers und der Verbraucher bezahlt nur für das Licht, das sie spendet. Fällt die Lampe aus, wird sie auf Kosten des Herstellers repariert oder ersetzt. „Das führt zu einem radikalen Wandel der Produktpolitik. Denn der Hersteller verdient nun an der Haltbarkeit und Energieeffizienz des Produkts“, erklärt Otmar Deubzer vom Fraunhofer IZM und Projektleiter von cycLED. Zu der angestrebten langen Lebenserwartung trägt der massige Kühlkörper aus Aluminium bei. Er hält die Temperatur im Inneren der Lampe niedrig, um so einer Überhitzung vorzubeugen. Damit, so schätzt Deubzer, besteht eine gute Chance, dass die Lampe ihr Leuchtpotenzial von rund 60.000 Stunden auch erreicht. Der Kühlkörper kann in mehreren Lebenszyklen wiederverwendet werden und vermindert so die Umweltbelastung, die mit seiner Herstellung verbunden ist.

Recycling wertvoller Metalle in LED‘s

„Für das Recycling war uns bei allen Demonstratoren wichtig, dass die LED-Chips von den Aluminiumkörpern und dem Rest der Lampe zu trennen sind“, sagt Deubzer. Denn die LED-Chips enthalten Edelmetalle, und auf der Chipfläche liegen sogenannte Konverter, Stoffgemische, die das blaue Licht in weißes Licht umwandeln. In den Konvertern stecken wertvolle Metalle wie Lutetium und Yttrium, die zu den Seltene-Erden-Elementen zählen. Diese Metalle wiederzugewinnen stand auf der Agenda des Projekts. Ein Patent des Fraunhofer-Instituts für Verfahrenstechnik und Verpackung IVV unterstützte die cycLED-Projektpartner. Mit dem sogenannten Creasolv-Prozess, einem Lösungsmittelverfahren, gelang es, die Konverter mit den Seltenerdelementen von den LED-Chips abzutrennen und so zu konzentrieren. Es fehlt jedoch noch der Beweis, dass daraus die Seltenerdelemente recycelt werden können.

Die LED-Chips sauber von den Resten der LED-Produkte zu trennen, ist die Voraussetzung, dass der Creasolv-Prozess wirksam angewendet werden kann. Ökonomisch sinnvoll ist diese Prozessroute jedoch nur für Produkte, deren manuelle Zerlegung wirtschaftlich ist, und die sehr teure Metalle wie Lutetium enthalten. Die weitere Forschung wird daran ansetzen, LED-Chips mechanisch abzutrennen und das Recycling der Seltenerd-Elemente aus den abgetrennten Konvertern zu ermöglichen.

(dw)