Recycling-Gold – eine umweltfreundliche Alternative

Prof. Dr. Fabian Mohr, Chemiker Prof. Fabian Mohr von der Bergischen Universität © Sebastian Jarych

Dabei enthält eine Tonne Elektronikschrott in der Regel einen höheren Goldanteil als eine Tonne Erz. Nun hat ein australisches Forscherteam eine umweltfreundliche Methode entwickelt, um Gold aus Elektroschrott zu recyceln. Der Chemiker Prof. Fabian Mohr von der Bergischen Universität hat sich diese und auch andere Methoden zur nachhaltigen Nutzung von Gold einmal angesehen. Was  der Wissenschaftler dabei herausgefunden hat – ein spannendes Thema, das Autor Uwe Blass in der beliebten, lehrreichen Uni-Reihe „Transfergeschichten“ aufgreift.

Prof. Fabian Mohr erklärt: „Das Bemerkenswerte an dieser Methode ist sicherlich, dass Substanzen verwendet werden, die es in großen Mengen günstig gibt und die komplett ungefährlich sind. Die Methode basiert auf einer Alltagschemikalie, die man als Desinfektionsmittel aber auch insbesondere als Substanz kennt, die in Schwimmbädern eingesetzt wird, um das Wasser zu chlorieren, ohne dass man mit Chlorgas arbeiten muss.“

© Bergische Universität

Doch das interdisziplinäre Team der Wissenschaftler der Flinders University in Bedford Park habe darüber hinaus auch ein besonderes Polymer (Polymere sind große, kettenartige Makromoleküle, die aus vielen kleinen, sich wiederholenden Bausteinen, den sogenannten Monomeren, bestehen, Anm. d. Red.) entwickelt, ergänzt der Wuppertaler Forscher, welches die Goldpartikel wie ein Schwamm aufsauge und von den anderen Metallen trenne. Das sei die eigentliche Schwierigkeit beim Recyceln von edlen und unedlen Metallen: die sortenreine Trennung.

Quecksilbermethode eigentlich in fast allen Ländern verboten

Das australische Team umgeht mit dieser neuen Methode das Austreten hochgiftiger Quecksilberdämpfe, die früher immer entstanden. Dazu Fabian Mohr: „Man muss sagen, die Quecksilbermethode, um Gold zu gewinnen, ist nicht mehr im industriellen Maßstab anwendbar und in fast allen Ländern verboten. Problematisch ist die Goldgewinnung mit Quecksilber heute in illegalen Minen, die typischerweise in Zentral- und Mittelamerika und in einigen Gegenden in Afrika nach wie vor von Privatleuten angewandt wird.“  Dort komme man günstig an Quecksilber heran und es gäbe auch keine nennenswerten Sicherheitsvorkehrungen.

Elektroschrott, wie er wohl in jedem deutschen Haushalt anfällt – © Colourbox

Elektroschrott: Foto Colourbox

„Besonders Quecksilber in der Gasphase ist für Mensch und Umwelt ein großes Gift“, warnt der Fachmann und erklärt: „In dem Prozess wird die Legierung aus Gold und Quecksilber, ein Amalgam, erhitzt, um das Quecksilber wieder vom Gold zu trennen. Dabei geht Quecksilber in die Gasphase über. Irgendwann gelangt es in die Umwelt, die Gewässer, in die Nahrungskette und schließlich auch in den Menschen.“ Das weltweit dominierende Verfahren im Goldbergbau sei bis heute die sogenannte Cyanidlaugerei. Dabei arbeite man mit der ebenfalls sehr gefährlichen Chemikalie Natriumcyanid, die den wirtschaftlichen Vorteil habe, spottbillig zu sein und in der Natur nicht lange beständig sei. „Wenn ein Cyanidabfall unter Sonneneinstrahlung und Luftkontakt länger herumsteht, wird das sehr giftige Cyanid zum nichtgiftigen Cyanat oxidiert. Und deshalb ist dieser Prozess längst nicht so gefährlich wie das Quecksilber-Amalgam-Verfahren.“

3,9 Milligramm Gold aus 30 Gramm Elektroschrottpulver

Das besonders Nachhaltige bei der Methode der Australier ist, dass sie zur Gold- und auch Kupfergewinnung Arbeitsspeichermodule aus ausrangierten Computern nutzen. Leiterplatten und andere Komponenten aus ausrangierter Elektronik können laut Studie 200 bis 900 Milligramm Gold pro Kilogramm enthalten. Schätzungen der Vereinten Nationen zufolge entspricht der jährliche Anfall an Elektroschrott einer Größenordnung von etwa 125 weggeworfenen Laptops oder PCs pro Sekunde. Im Test lösten die Forscher aus 30 Gramm Elektroschrottpulver 3,9 Milligramm Gold.

„Im Hinblick auf die aktuell sehr hohen Goldpreise, werden solche Recyclingmethoden natürlich immer interessanter. Sobald man da mit Substanzen Gold recyceln kann, die preisgünstig erhältlich sind, kann sich das wirtschaftlich lohnen“, erklärt Fabian Mohr. Aber in welchen Teilen des Elektroschrotts steckt eigentlich Gold? „Gold hat eine sehr, sehr gute elektrische Leitfähigkeit“, sagt der Chemiker, „d.h. überall da, wo Komponenten miteinander verbunden sind, wo Strom durchgeleitet werden muss, findet man auch Gold. Die goldenen Steckverbindungen von Chips und die Leiterkontakte auf den Platinen sind tatsächlich aus Gold.“

Gold liegt ungenutzt in unseren Schubladen

Da es keinen Unterschied zwischen recyceltem Gold und Minengold gibt, könnte man schon aus rein ethischen Gründen das recycelte Gold favorisieren. Und wenn man dann noch hört, dass gut eine Tonne Gold nach Schätzungen von Experten allein in den ca. 167 Millionen Althandys enthalten ist, die in Deutschland ungenutzt in den Schubladen liegen, sind die Ressourcen für eine Kreislaufwirtschaft eigentlich da. Doch die größte chemische und ökologische Herausforderung ist immer noch die selektive Trennung vom Gold von den über 50 weiteren verbauten Metallen.

Mehr als 50 edle und unedle Metalle in Elektrogeräten verbaut

„Kupfer und Nickel bilden den Hauptanteil der unedlen Metalle in unseren Elektrogeräten, deren Trennung von den edlen Metallen schwierig sind“, sagt Mohr. „In Festplatten sind z.T. noch Platinmetalle, wie Ruthenium enthalten, aber was sicherlich auch eine wichtige Ressource sein wird, ist das Tantal. Tantal ist ein sehr hartes und korrosionsbeständiges Metall, was in jedem der kleinen Kondensatoren, die in elektronischen Komponenten verbaut sind, enthalten ist. Tantal ist zudem ein sehr seltenes Metall, die Vorräte auf der Welt sind begrenzt. Die US-Geological Survey (Wissenschaftliche Behörde des US-Innenministeriums, Anm. d. Red.) schätzt, dass die weltweiten Tantalvorräte noch für 50 Jahre halten. Bevor uns also Gold ausgehen wird, ist das Recyceln von Tantal tatsächlich für die Nachhaltigkeit ein viel interessanteres Thema.“

Gold-Nuggets: Kalifornien – USA (oben) und in Victoria – Australien (unten) – © gemeinfrei

Die Schweiz experimentiert mit Molke

Forscher der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Zürich forschen ebenfalls an der Gewinnung von Gold aus Elektroschrott und haben in diesem Zusammenhang Anfang 2024 eine weitere interessante Methode vorgestellt. Sie nutzten ein Nebenprodukt des Käseprozesses und stellten aus Molke Schwämme her. „Die Wissenschaftler haben aus dem Nebenprodukt der Käseproduktion ein sogenanntes Aerogel hergestellt. Das muss man sich vorstellen wie ein gelatinöses, poröses Material, ähnlich einer festen Götterspeise. Und in diesen Poren können die Goldpartikel aufgefangen und von den anderen Metallen getrennt werden“, erklärt Fabian Mohr.

China nutzt chemische Wäsche

Keine Entwicklungen ohne China. Ein chinesisches Forschungsteam hat eine besonders kosteneffiziente chemische Waschmethode entwickelt, durch die das Gold aus alten Mobiltelefonen, Computern und Leiterplatten in weniger als 20 Minuten extrahiert wird. Da der Goldpreis mittlerweile bei über 4.000 US-Dollar pro Unze liegt, wird das Recycling äußerst lukrativ. „Um Gold aufzulösen, braucht man ein Oxidationsmittel und ein Ligand (ein Ligand ist ein Molekül oder Ion, das sich an ein zentrales Zielmolekül bindet, Anm. d. Red.), etwas, was das Gold schnappen kann. Da haben die chinesischen Forscher eine Kombination gefunden, die extrem preiswert ist und tatsächlich sehr gut funktioniert.“

Etablierung neuer Methoden dauern Zeit

„Die Möglichkeit, Substanzen zu finden, die selektiv das Gold auflösen können, hat man auch im industriellen Maßstab versucht weiterzuentwickeln, um eine Alternative zum Cyanid zu finden“, erklärt Mohr, „aber bis dato hat man allerdings noch nichts gefunden, was so preiswert ist.“ Neue Konzepte im industriellen Maßstab bräuchten einfach Zeit, sagt er. „Da muss eine Firma gefunden werden, die mutig genug ist und Geld genug hat, da zu investieren, um diese Methode auszunutzen.“ Was sicherlich passieren könne, sei, dass mit diesen Technologien die Universitäten vielleicht Start-up-Firmen gründeten, die sich mit diesen Technologien speziell um das Recyceln von Gold aus Elektroschrott kümmerten.

„Das wird vielleicht nicht eine Methode sein, die im Bergbau verwendet wird, aber für Elektroschrott kann ich mir das sehr gut vorstellen. Sowas fängt immer klein an. Wenn es wirtschaftlich erfolgreich wäre, würde es auch sicher Nachahmer geben. Man muss einfach sehen, wie praktikabel es sich aus dem Labormaßstab in den kleinen industriellen Maßstab übertragen lässt und ob es dann immer noch so effizient und kostengünstig funktioniert.“

Uwe Blass

Prof. Dr. Fabian Mohr – © Sebastian Jarych

Über Prof. Dr. Fabian Mohr

Prof. Dr. Fabian Mohr studierte Chemie in Melbourne (Australien) und promovierte ebenda. Nach Stationen in Kanada, den USA und Spanien ist er seit 2014 Professor für Anorganische Chemie in der Fakultät für Mathematik und Naturwissenschaften an der Bergischen Universität.