Von Gold und Silber bis hin zu seltsam klingenden Materialien wie Neodym oder Indium. In High-Tech-Handys stecken viele Metalle. Deren Gewinnung schadet der Umwelt und die Abbaubedingungen sind oft mies. Eine Lösung wäre: viel mehr Recycling.
In Sachen Recycling gibt es bei Metallen zwei Gruppen: einfach und herausfordernd.
Einfach, zumindest im Vergleich, ist das Recycling für die edlen Metalle; Gold, Silber und Platin sowie Kupfer. Weil sie wertvoll sind, auch in kleinen Mengen, hat die Industrie dafür schon effiziente Prozesse.
Die Preise für Stahl oder Aluminium sind nicht so hoch. Weil diese Metalle aber in verschiedensten Industrien wichtig sind, klappt das mit dem Recycling auch gut.
Dann kommen solche Metalle, bei denen es schwierig wird. Dazu zählen die sogenannten Seltenerdmetalle, die meistens in Magneten vorkommen und das Indium aus den Bildschirmen. Zu diesen Stoffen liest man immer wieder: Recycling wäre möglich, aber weil die Mengen pro Gerät so winzig klein sind und die Preise niedrig, lohnt sich das für die Industrie nicht.
Warum Smartphone-Recycling so herausfordernd ist
Beim Stichwort „Recycling“ haben wir oft Bilder von Plastik oder Glas im Kopf. Das ist aber etwas ganz anderes, als ein Handy zu recyceln. Denn das besteht aus vielen verschiedenen Stoffen, die auch noch miteinander vermischt sind und teils nur in Spuren vorkommen. Gerade bei den interessantesten Stoffen reden wir von Mengen im Milligramm-Bereich.
Es ist also nicht mit dem Schreddern getan, dass man hin und wieder auf Bildern oder Videos sieht. Wie man die Metallgemische trennt, die dabei herauskommen? Um das herauszufinden, haben wir uns die Chemieküchen von Youtube angeschaut.
Wichtiger Hinweis: Keine dieser Aktionen nachmachen!
Beispiel 1: Gold
Der Youtuber JJChemistry zeigt in einem Video, wie er Gold in Königswasser auflöst:
https://www.youtube.com/watch?v=ZDZlzbZ6b58
Diese Flüssigkeit mit dem edel klingenden Namen besteht aus Salzsäure und Salpetersäure. Sie wird schon lange dafür verwendet, Gold von anderen Stoffen zu lösen. In Königswasser löst sich Gold nämlich auf. Das ist umso erstaunlicher, weil man zum Beispiel ein Blatt Papier in das Säuregemisch tauchen kann und gar nichts passiert.
Auch in der Recyclingindustrie wird Königswasser verwendet, um Gold zum Beispiel aus den Schaltkreisen von Smartphones herauszubekommen.
Keine der beiden Säuren, die im Königswasser sind, könnte Gold alleine lösen. Dazu sind sie allein nicht stark genug. Salpetersäure kann zum Beispiel Silber auflösen, aber kein Gold. Dafür braucht man die Mischung aus Salpetersäure mit Salzsäure. Die Mischung bringt eine bestimmte Form von Chlor hervor. Dieses sogenannte naszierende Chlor ist so aggressiv, dass es Gold auflösen kann. Es bildet sich dabei eine Verbindung von Chlor und Gold – Tetrachlorogoldsäure.
Das ist zwar noch kein pures Gold, aber man kann es mit weiteren Reaktionen einfach daraus isolieren. Für viele Anwendungen ist das Zwischenprodukt sogar besser, beispielsweise fürs Vergolden von anderem Metall.
Alles recht simpel und seit Ewigkeiten erprobt. Anders sieht es beim Indium aus.
Beispiel 2: Indium
Indium ist in der Reinform ein glänzendes und weiches Metall. Es schmilzt fast so einfach wie Schokolade: bei schon gut 150 Grad Celsius. Früher wurde es als Schmiermittel für Flugzeuge verwendet.
Damals hat man aber immer nur kleine Mengen gebraucht. Heute steckt es in fast jedem Handy- oder Computer-Bildschirm. Die Nachfrage steigt stetig und macht das Recycling lohnender.
Dass es nicht so kompliziert wäre, es umzusetzen, beweist Youtuber Robert Murray-Smith:
https://youtu.be/AvXTnvT8WNo?feature=shared&t=582
Er kratzt erstmal die Schicht Indium von einem alten Monitorglas, ganz einfach mit einer Klinge, und sammelt das Pulver. Weil es nicht rein genug ist, sondern mit Zinn vermischt, braucht es hier auch noch einen chemischen Prozess. Der funktioniert in Murray-Smiths Werkstatt, aber auch in der Industrie. Wie schon beim Gold, braucht es eine Säure.
Das könnte beispielsweise heiße Schwefelsäure sein, wäre aber sehr gefährlich. Es geht auch mit Oxalsäure – die im englischsprachigen Raum als Bestandteil von „Barkeeper’s Friend“ bekannt ist. Das ist ein haushaltsübliches Reinigungsmittel für Metalle. Außerdem kommt sie in Spinat und Rhabarber vor und verursacht das „pelzige“ Taubheitsgefühl im Mund.
Die Säure bringt das Indium, aber auch das enthaltene Zinn in Lösung. Andere, verunreinigende Stoffe werden sich nach einer Weile am Boden absetzen und können abgetrennt werden.
Der Trick ist nun: Wenn die Konzentration der Oxalsäure steigt, bildet das gelöste Indium eine chemische Verbindung, die fest ist und zu Boden sinkt. Das nennt man auch „ausfällen“. Das Zinn bleibt bei dieser Konzentration aber noch in Lösung, so dass man es vom Indium getrennt bekommt. Es fließt einfach durch den Filter, das Indium bleibt hängen.
Säure löst Metall… das haben Gold und Indium gemeinsam. Es kann aber noch ganz andere Herausforderungen geben.
Beispiel 3: Seltenerdmetall Neodym
Seltenerdmetalle sind so etwas wie die Gewürze der Technologie. Sie haben entscheidende Funktionen und man braucht sie trotzdem nur in geringen Mengen. Ein Beispiel ist Neodym, das für die Magneten gebraucht wird, wie sie in den Lautsprechern von Handys stecken. Die müssen nämlich klein und trotzdem stark sein. Die typische Rezeptur dafür: Neodym, Eisen und Bor im NdFeB-Magneten.
Im üblichen Recycling würde es stören, dass die Magneten so stark sind. Denn sie können an anderen Metallteilen hängen bleiben. Man kann den Magnetismus aber nutzen, um die Stoffe von anderen zu trennen.
Also werden die Magneten erstmal aussortiert. Um sie dann verarbeiten zu können, werden sie entmagnetisiert. Das geht zum Beispiel mit Wasserstoff. Wenn man den über NdFeB-Magneten strömen lässt, zerfallen sie zu Pulver. Und das ist dann nicht mehr magnetisch. Das sieht so aus:
https://www.youtube.com/watch?v=qM9pbujEcHc
Anschließend gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder macht man aus dem Pulver wieder Magneten für neue Anwendungen. Die bestehen ja aus denselben drei Zutaten. Oder man will mit den einzelnen Bestandteilen wie zum Beispiel dem Neodym etwas anderes anfangen. Dann muss man es trennen. Hier kommen wieder die Säuren ins Spiel, um die einzelnen Metalle aufzulösen. Eine andere Möglichkeit ist, mit Hitze zu arbeiten. Dabei ist dann das Prinzip, die unterschiedlichen Schmelzpunkte zu nutzen.
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