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Die Rückgewinnung von wertvollen Rohstoffen ist ein wesentliches Ziel des EUProjekts ADIR: durch Zerlegung elektronischer Geräte, die nicht mehr in Gebrauch sind. (Bild: Fraunhofer ILT)

Besonderes Augenmerk des Recyclingkonzepts liegt auf den Elementen Tantal, Neodym, Wolfram, Kobalt und Gallium. Diese Metalle stecken heute in fast jeder Elektronik. Diese raren Wertstoffe kosten pro Kilogramm mittlerweile zum Teil fast 250 Euro und sie lassen sich aus gebrauchter Elektronik bisher kaum wirtschaftlich recyceln. Die effiziente Arbeitsweise des Recyclingkonzepts wurde anhand von rund 1000 zerlegten Mobiltelefonen und über 800 Leiterplatten erprobt.

Inspiriert vom Urban Mining

Hier kommt das „Urban Mining“ ins Spiel, das Sekundärrohstoffe aus Gebäuden, Infrastruktur oder Produkten zurückgewinnt. Von diesem Trend ließen sich Prof. Reinhard Noll und Dr. Cord Fricke-Begemann vom Fraunhofer ILT zu einem neuen Recycling-Ansatz inspirieren: Zusammen mit den ADIR-Projektpartnern entwickelten sie ein Konzept für die Verarbeitung typischer Leiterplatten aus Computern und für ausrangierte Handys. Unterstützt wurden sie bei den FuE-Arbeiten zur Robotik vom Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF aus Magdeburg.

Laser übernimmt Hauptrolle

Im Mittelpunkt stehen automatisierbare flexible Prozesse, mit denen sich Elektronikgeräte am Ende ihrer Nutzungsdauer in ihre Einzelteile zerlegen lassen. In einer Demontageanlage arbeiten dazu Lasertechnik, Robotik, Visionsysteme und Informationstechnologie in intelligenter Weise zusammen. Eine Hauptrolle spielen Laser, die unter anderem Inhaltsstoffe identifizieren, Bauelemente berührungslos entlöten oder ausschneiden. Damit lassen sich strategisch bedeutsame Wertstoffe mit hoher wirtschaftlicher Bedeutung im industriellen Maßstab effizient recyceln.

Seit Ende 2018 hat die Electrocycling GmbH aus Goslar das ADIR-Verfahren in Feldtests erprobt und für den industriellen Einsatz validiert. Sie bewies mit einem Demonstrator, dass sich zum Beispiel durch Kombination der verschiedenen Techniken erhebliche Mengen winziger Kondensatoren aus der Elektronik herauspicken lassen, um aus ihnen wertvolles Tantal zurückzugewinnen. Diese Aufgabe übernahm die H.C. Starck Tantalum & Niobium GmbH, die sich auch am ADIR-Projekt beteiligte.

In diesem ADIR-Demonstrator werden die Bestandteile elektronischer Bauteile wie Handy- und Computerplatinen automatisiert identifiziert und entlötet. Fraunhofer ILT

In diesem ADIR-Demonstrator werden die Bestandteile elektronischer Bauteile wie Handy- und Computerplatinen automatisiert identifiziert und entlötet. Fraunhofer ILT

Hohe Recyclingquote bei Tantal

„Wir haben in dem Projekt rund 1000 Handys und über 800 große Computerplatinen zerlegt, aus denen wir einige Kilogramm an Bauteilen zur Weiterverwertung erhielten“, erklärt der Projektleiter. „Tantal ließ sich zu 96 bis 98 Prozent zurückgewinnen.“ Das Beispiel zeige, dass sich viele der in der Elektronik enthaltenen wichtigen Wertstoffe wie gewünscht effizient herausholen lassen – und zwar in einem neuartigen Sekundärrohstoff mit einem hohen Wertstoffgehalt, der deutlich höher als etwa die Tantal-Erz-Konzentrate der Rohstoffzulieferer ausfällt.

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Erfolgreiches Recycling: Im ADIR-Projekt wurden unter der Projektleitung des Fraunhofer ILT rund 1000 Handys und über 800 Leiterplatten zerlegt, aus denen sie einige Kilogramm an Bauteilen zur Weiterverwertung erhielten. Fraunhofer ILT

Datenbank hilft beim Automatisieren

Das vorwettbewerbliche Forschungsprojekt ist nun abgeschlossen, die wirtschaftliche Machbarkeit hat das ADIR-Team mit dem Demonstrator bewiesen. „Dank der gewonnenen Erkenntnisse ließe sich nun bereits ein Teil der Prozesskette realisieren“, sagt Prof. Noll. „Dazu zählen die Inspektion der Leiterplatten sowie das Entlöten und Entnehmen der Komponenten.“ Allerdings besteht noch Verbesserungspotenzial etwa bei der Automatisierung, die zur Beschleunigung der Prozesse führen kann. Dazu tragen auch die ersten Erfahrungen über das automatische Öffnen und Zerlegen von Mobiltelefonen bei, die in einer Datenbank gesammelt wurden. Mit diesen Daten können Mitarbeiter eine Recycling-Maschine auf neue Mobiltelefonmodelle anlernen.

Diese Argumente kommen in der Industrie an, erste Partner für die Realisierung gibt es bereits, weitere werden noch gesucht. Doch nicht nur der effizientere Umgang mit Rohstoffen spricht für das Konzept: In Deutschland würde die Abhängigkeit von Rohstofflieferungen aus anderen Regionen sinken und es würden sich neue Chancen für Technologien der inversen Produktion zum Schließen von Werkstoffkreisläufen ergeben.

Die ADIR-Projektpartner zum Projektabschluss:

  • Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Aachen (Projektkoordination)
  • Aurubis AG, Hamburg
  • Electrocycling GmbH, Goslar
  • Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Magdeburg
  • H.C. Starck Tantalum and Niobium GmbH, Goslar
  • Instytut Metali Nieżelaznych, Gliwice/Polen
  • Laser Analytical Systems & Automation GmbH, Aachen
  • OSAI A.S. S.p.A., Parella/Italien
  • Tre Tau Engineering s.r.l., Turin/Italien

Petra Gottwald nach Unterlagen von Fraunhofer ILT

(pg)

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