zum Inhalt springen
Powered by

Mit Bakterienhilfe Wertvolles aus Müllheizkraftwerken gewinnen

Rohstoffe wie Seltene Erden oder Edelmetalle sind kostbar, weil sie in der Natur nicht allzu häufig vorkommen und außerdem das Ende ihrer natürlichen Vorräte absehbar ist. Wir benötigen sie dringend zur Herstellung vieler unserer Alltagsgegenstände, haben aber lange Zeit in unserer „Wegwerfgesellschaft“ nicht daran gedacht, sie zu schonen und zu recyceln. Wissenschaftler der Biotechnologiefirma Novis GmbH in Tübingen haben nun gemeinsam mit der Universität Tübingen ein Bioleachingverfahren getestet. Mit diesem kann man solche wertvollen Rohstoffe mit Hilfe von Bakterien aus Schlacken recyceln, die nach der Müllverbrennung übrig bleiben. Jetzt arbeiten die Tübinger Fachleute mit finanzieller Unterstützung des baden-württembergischen Umweltministeriums an der Möglichkeit, dies im praktischen Betrieb in Heizkraftwerken durchführen zu können.

Dr. Thomas Helle ist Gründer und Geschäftsführer der Tübinger Novis GmbH. Diese beschäftigt sich unter anderem mit dem Recycling wertvoller Metalle aus Schlacken, die nach der Müllverbrennung anfallen. © privat

Dr. Thomas Helle ist Geschäftsführer des 2009 von ihm gegründeten Biotechnologieunternehmens Novis GmbH in Tübingen, das sich mit der Energie- und Rohstoffgewinnung aus biogenen Reststoffen beschäftigt. Ursprünglich ist er gar nicht „vom Fach“, sondern gelernter und promovierter Diplom-Pädagoge, dem sein ursprüngliches Metier dann aber nicht mehr zusagte. Nach einer fast 25-jährigen Tätigkeit als Unternehmensberater beschloss Helle vor fünf Jahren, noch einmal etwas ganz anderes zu machen. Seitdem arbeitet er mit Teams in Deutschland und Afrika unter anderem an Technologien, mit denen man Müll aus industrieller und landwirtschaftlicher Produktion besser oder überhaupt nutzen kann.

Effizientes Metallrecycling durch Bioleaching

Eine wichtige Rolle beim Recycling von Abfällen spielt zunehmend die mikrobielle Erzlaugung - das sogenannte Bioleaching. Hierbei verwendet man Mikroorganismen, um Metalle wie Gold, Aluminium oder Seltene Erden aus Erzen herauszulösen und wiederzugewinnen. Solche Verfahren für das Bioleaching von Schlacken aus der Müllverbrennung hat die Novis GmbH in den letzten Jahren getestet. Gemeinsam mit MVV Umwelt, einer Tochter des Mannheimer Energieunternehmens MVV Energie, sollen im nächsten Schritt in drei Müllheizkraftwerken in einem Pilotprojekt neue Methoden erprobt werden, mit denen Metalle aus den verbrannten Abfällen recycelt werden können. „Prinzipiell lässt sich das Verfahren aber auch auf jedes andere Müllheizkraftwerk übertragen“, erklärt Helle.

Die Schlacke aus der Müllverbrennung macht etwa zehn Prozent im Volumen und rund ein Viertel des Gewichts des Verbrannten aus und enthält alle anorganischen Reste. Bisher wird diese Schlacke komplett an Verwerter verkauft, die sie aufbrechen und die Metalle anschließend mechanisch herausziehen. Dabei können aber nur Metallanteile recycelt werden, die größer als etwa zwei Millimeter sind. Der Rest der Schlacke wird dann auf großen Haufen gesammelt und meist als Untergrund beim Straßenbau verwendet. Die kleineren Metallanteile, die oft auch als Metallsalze vorliegen, bleiben dabei ungenutzt. „Vor diesem Hintergrund haben wir uns überlegt, dass es doch möglich sein müsste, diese Metallanteile auch noch herauszuziehen“, sagt Helle. „So begannen unsere Forschungsprojekte zum Bioleaching.“

Multibakterielle Ansätze nach dem Vorbild der Natur

Zunächst einmal ermittelten die Tübinger Biotechnologen generell, welche Elemente noch in der Schlacke enthalten sind. Dann wurden die wertvollen Metallanteile mit Hilfe von Säuren herausgelöst. Dabei wurde festgestellt, dass in der mechanisch metallentfrachteten Schlacke immer noch Materialien enthalten sind – Kostbarkeiten, die es zu nutzen gilt. „Eine Recyclingprozedur kann also wirtschaftlich sehr interessant sein, aber man muss auch investieren“, so Helle. „Das Material muss ständig berieselt werden, dazu braucht man entsprechend aufwendige Anlagen.“

Um die Ausbeute noch weiter zu steigern, testeten die Tübinger Wissenschaftler den Einsatz von Bakterien zum Lösen der Metalle: „Bakterien sammeln sich immer, wo es interessant für sie ist. Wir sind deshalb herangegangen und haben verschiedene Bakterienmischungen eingesetzt, wie sie in der Natur auch vorkommen“, erklärt der Novis-Geschäftsführer. Das Ergebnis war gut: Nach einem bis maximal vier Tagen konnten zwischen 80 und 100 Prozent der Metalle wiedergewonnen werden. „Wir konnten damit zeigen, dass solche multibakteriellen Ansätze wesentlich erfolgreicher sind, als wenn man auf spezialisierte Einzelbakterien setzt“, so Helle. Die Bakterien werden zwischen Forschergruppen ausgetauscht. Hier kooperiert die Novis GmbH vor allem mit dem Forschungsbereich Geomikrobiologie der Universität Tübingen, wo man sich schon seit einiger Zeit mit den Interaktionen zwischen Mikroorganismen und Metallen in der Natur beschäftigt.

Upscaling-Tests laufen im Labor und in Pilot-Heizkraftwerken

Nachdem die Bakterien „ihre“ Metalle aus der Lösung gezogen haben, können diese gefällt oder durch Elektrolyse abgetrennt werden. Sowohl die Lösung selbst wie auch das recycelte Metall wären dann marktfähige Produkte – wie das am praktikabelsten ist, wird gerade getestet. Begonnen wurden die Tests in Proben der beteiligten Müllheizkraftwerke von 50 bis 200 Millilitern. Die Novis-Ingenieure sind momentan dabei, diese Ansätze auf einen Aquariumsmaßstab von 50 bis 100 Litern auszuweiten. „Nach diesen Upscaling-Tests wird sich dann auch zeigen, ob wir die Metalle selbst wiedergewinnen können oder das abgefällte Salz verkaufen“, sagt der Tübinger Experte für Rohstoffrecycling. Was man jedoch schon relativ sicher kennt, sind die Elemente, die man mithilfe des Bioleaching aus der Standardschlacke wiedergewinnen kann: Neben größeren Mengen Aluminium sind dies auch Seltene Erden wie Scandium, Neodym, Europium und Thulium. Parallel zu den Upscaling-Tests wurde das grundsätzliche industrielle Verfahren in Pilot-Heizkraftwerken konzipiert. Dabei könnte sich die Schlacke in großen Behältern befinden und dort permanent mit der Bakterien-Säure-Mischung berieselt werden. Auch das Umweltministerium ist an dem Verfahren interessiert und plant ein zweites Projekt, in dem alle Schlackeströme Baden-Württemberg-weit erfasst werden sollen, um die Wirtschaftlichkeit zu prüfen.

Schlacken aus der Müllverbrennung sind aber nicht die einzigen Abfälle, mit denen sich die Tübinger Verfahrensingenieure und Wirtschaftswissenschaftler von Novis beschäftigen. Im Fokus der Spezialisten steht beispielsweise ebenso die Brauchbarkeit von Kakao- und Reisschalen, Champignonkompost oder Fensterdämmsystemen, die man teilweise mit einer Recyclingquote von stolzen 99 Prozent wiederverwerten kann.

Seiten-Adresse: https://www.biooekonomie-bw.de/fachbeitrag/aktuell/mit-bakterienhilfe-wertvolles-aus-muellheizkraftwerken-gewinnen