Das aus Computer-Leiterplatten gewonnene Goldnugget in drei Teilen. Das grösste dieser Teile ist rund fünf Millimeter breit. (Bild: ETH Zürich / Alan Kovacevic)
Elektroschrotte sind schon heute ein Problem. Um dieses anzugehen und die Elektronikfertigung nachhaltiger zu machen, gibt es mehrere Ansätze. Generell lassen sich diese in zwei Kategorien unterteilen: die Ausgangsmaterialien so gestalten, dass sie die Umwelt weniger belasten, sei es durch andere Materialien oder schlicht das Einsparen von Ausgangsstoffen oder das Recycling verbessern.
Elektroschrott enthält verschiedene wertvolle Metalle, darunter Kupfer, Kobalt und auch relevante Mengen an Gold. Dieses aus ausgedienten Smartphones und Computern zurückzugewinnen, ist wegen der steigenden Nachfrage nach dem Edelmetall von großem Interesse. Bisherige Verfahren zur Rückgewinnung sind allerdings energieintensiv und benötigen oft hochgiftige Chemikalien.
Etwas daran ändern wollen ETH-Forschende. Daher haben sie eine Methode zur Gewinnung von Gold aus Elektroschrott entwickelt, mit einem nachhaltigen Ansatz. Dieser basiert auf einem Proteinfaserschwamm, der aus Molke hergestellt wird, einem Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie. Dieser innovative Ansatz verspricht nicht nur eine effiziente Rückgewinnung von Edelmetallen, sondern schont auch die Umwelt.
Wie funktioniert die Goldgewinnung aus Elektroschrott mit Proteinfaserschwämmen?
Die Forschungsgruppe unter der Leitung von Raffaele Mezzenga hat einen Proteinfaserschwamm entwickelt, der Goldionen aus aufgelösten Elektronikleiterplatten selektiv bindet. Dieser Prozess beginnt mit der Denaturierung von Molkenproteinen, die bei hoher Hitze und in saurem Milieu zu Protein-Nanofasern aggregieren. Nach dem Trocknen dieser Gelmasse entsteht ein Schwamm, der in der Lage ist, Goldionen aus einer Metallionenlösung effizient zu adsorbieren.
Welche Vorteile bietet die selektive Gold-Aufnahme durch Proteinfaserschwämme?
Die selektive Aufnahmefähigkeit des Proteinfaserschwammes ermöglicht es, Goldionen vorzugsweise vor anderen Metallionen zu binden. Nach der Adsorption der Goldionen werden diese durch Erhitzen des Schwammes in Goldflocken umgewandelt. In einem ersten Test konnten die Forscher so aus 20 alten Computer-Leiterplatten ein 450 Milligramm schweres 22-Karat-Goldnugget gewinnen. Christian Hagelüken von der Recyclingfirma Umicore in Brüssel, schätzt, dass in solchen Leiterplatten etwa 250 Gramm Gold pro Tonne steckt. Die Forscher machen jedoch keine Angaben darüber, wie schwer die Leiterplatten waren oder wie hoch der Goldanteil der Leiterplatten war. Daher ist es schwierig, die Effizienz der Methode zu evaluieren.
Nichtsdestotrotz ist dieser Ansatz nicht nur umweltfreundlich, sondern laut Forschern auch wirtschaftlich rentabel, da die Kosten für Material und Energie deutlich unter dem Wert des gewonnenen Goldes liegen. Die Gesamtkosten für die Beschaffung der Ausgangsmaterialien und die Energiekosten des Prozesses sind 50-mal geringer als der Wert des zurückgewonnenen Goldes. Darüber hinaus reduziert diese Methode den Bedarf an energieintensiven Prozessen und schädlichen Chemikalien, die in traditionellen Goldrückgewinnungsverfahren verwendet werden, erheblich.
Was sind die nächsten Schritte für die Forschungsgruppe der ETH Zürich?
Die Forschenden planen, ihre Technologie weiter zu entwickeln und zur Marktreife zu bringen. Neben Elektroschrott als primäre Goldquelle untersucht das Team auch andere potenzielle Quellen wie Industrieabfälle aus der Mikrochip-Herstellung. Die Möglichkeit, Proteinfaserschwämme aus verschiedenen proteinhaltigen Nebenprodukten der Lebensmittelindustrie herzustellen, steht ebenfalls im Fokus ihrer weiteren Forschung.
Raffaele Mezzenga, der Leiter des Projekts, betont die ökologische Bedeutung ihrer Entdeckung: "Viel nachhaltiger geht es nicht." Diese Methode verwandelt nicht nur Elektroschrott in wertvolles Gold, sondern nutzt auch ein Abfallprodukt der Lebensmittelindustrie, was einen doppelten Umweltnutzen darstellt.