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Recycling: Protein filtert seltene Erden aus Elektronikschrott

Ein Protein aus Bakterien löst gleich zwei zentrale Probleme beim Recycling der kritischen Rohstoffe. Dadurch könnten seltene Erden vielleicht sogar aus Asche gewonnen werden.
Ein ungeordneter Haufen aus Computerteilen liegt auf nackter Erde.

Ein Protein, das Seltenerdmetalle bindet, könnte das Recycling dieser wichtigen Industrierohstoffe deutlich vereinfachen. Das berichtet eine Arbeitsgruppe um Dan M. Park vom Lawrence Livermore National Laboratory in der Zeitschrift »ACS Central Science«. Das Protein Lanmodulin stammt aus Methan verdauenden Bakterien und bindet sehr effektiv Lanthanide, zu denen Elemente wie Cer und Neodym gehören, die in Elektronikbauteilen vorkommen. Diese Elemente können bisher nicht zurückgewonnen werden, weil sie fein verteilt und schwer abzutrennen sind. Das Team um Park koppelte nun das Lanmodulin an poröse Mikrokugeln; diese konnten dann die gewünschten Elemente aus einer Lösung binden und sie so von anderen Metallen trennen. Eine solche Technik könnte den Aufwand an Energie und Chemikalien beim Recycling seltener Erden drastisch reduzieren.

Die Elemente der seltenen Erden gelten als kritische Rohstoffe, die nur begrenzt verfügbar und derzeit nicht durch andere Stoffe zu ersetzen sind. Außerdem kommen sie nur selten in angereicherten Erzen vor und sind schwer voneinander zu trennen. Gäbe es allerdings einen Weg, sie mit wenig Aufwand stark anzureichern, könnte man sie aus Altelektronik zurückgewinnen oder zum Beispiel auch aus Quellen wie Kohlenasche, die ebenfalls kleine Konzentrationen seltener Erden enthält. Die Arbeitsgruppe testete deshalb die Lanmodulin-Kugeln mit einer aus Kohlenasche gewonnenen Lösung. Dabei gelang es ihr, die Seltenerdelemente um das 2000-Fache anzureichern.

Zudem lassen sich mit speziellen Tricks auch die einzelnen seltenen Erden voneinander trennen – mit klassischen Verfahren ist das ebenfalls sehr aufwändig, weil diese Elemente sich chemisch stark ähneln. Die Bindung von Lanmodulin an die verschiedenen Seltenerdelemente ist jedoch unterschiedlich stark, je nachdem, wie sauer die Lösung ist. Aus einer Mischung, die der Zusammensetzung von Elektronikschrott ähnelte, gewannen die Fachleute dadurch nicht nur je etwa 80 Pozent der Elemente Neodym und Dysprosium zurück, sondern trennten sie auch sauber voneinander. Das Protein Lanmodulin ist recht stabil und verträgt auch Säuren, so dass das Absorbermaterial mehrfach wiederverwendet werden kann, ebenso wie einige der verwendeten Chemikalien.

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