Die umweltfreundliche und selektive Rückgewinnung wertvoller Metalle aus Elektroschrott mittels Mikroorganismen und Mikroalgen ist laut einer Machbarkeitsstudie des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB industriell einsetzbar. Weltweit fallen jährlich Millionen Tonnen Elektroschrott an und unverzichtbare Rohstoffe wie Palladium oder Neodym werden bisher kaum recycelt. Das IGB demonstriert anhand eines Festbettreaktors die Funktionsweise dieses biologischen Verfahrens. Die Studie „RüBioM“ belegt dabei, dass die Nutzung biologischer Prozesse eine vielversprechende Alternative zu herkömmlichen Methoden darstellt. Damit will man die für moderne Technologien und erneuerbare Energien essenziellen Ressourcen effizient zurückzugewinnen.
Bioleaching: Mikroorganismen lösen wertvolle Metalle
Zentrales Element des Verfahrens ist das sogenannte Bioleaching, bei dem Mikroorganismen wie Pseudomonas aeruginosa auf zerkleinerten Elektroschrott angesetzt werden. Diese produzieren Säuren und weitere Verbindungen, die Metalle gezielt aus dem Material extrahieren. Die resultierende metallhaltige Lösung wird im Anschluss mithilfe von Mikroalgen aufbereitet, welche die Metallionen durch Biosorption binden und dabei wie hocheffiziente biologische Schwämme fungieren.
Vielversprechende Laborergebnisse
Die Resultate der Machbarkeitsstudie bewertet Dr. Lukas Kriem als vielversprechend, insbesondere bei der Untersuchung von Palladium mittels Bioleaching und Biosorption. „Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie sind ermutigend“, fasst Dr. Kriem zusammen. „Zunächst haben wir uns mit Palladium beschäftigt und sowohl Bioleaching als auch Biosorption untersucht. Beim Bioleaching war die Freisetzungsrate mehr als 13 Prozent höher als bei vergleichbaren chemischen Methoden. Mithilfe der Biosorption konnten wir sogar über 30 Prozent des gelösten Palladiums entfernen.“ Während beim Neodym-Bioleaching ebenfalls positive Ansätze erkennbar sind, räumt Kriem ein: „Hier sehen wir ebenfalls positive erste Ansätze, allerdings können diese – noch – nicht mit chemischen Verfahren mithalten“.
Ein wesentlicher Fortschritt gelang zudem durch die Erprobung im größeren Maßstab. In einem Festbettreaktor konnte Palladium trotz Hürden wie Biofilmbildung erfolgreich mobilisiert werden, was einen entscheidenden Meilenstein für die industrielle Skalierbarkeit markiert.
Nachhaltig, ressourcenschonend und wirtschaftlich relevant
Gegenüber konventionellen Methoden bietet das biologische Verfahren signifikante Vorteile: Es verzichtet auf giftige Chemikalien, arbeitet bei niedrigen Temperaturen und ermöglicht eine selektive Rückgewinnung von Metallen. Damit stärkt das Biomining die Kreislaufwirtschaft und trägt dazu bei, Europas Abhängigkeit von Metallimporten aus geopolitisch instabilen Regionen zu verringern – eine Notwendigkeit, die durch die Lieferkettenprobleme der letzten Jahre unterstrichen wurde. „Manchmal liegt der Schatz nicht tief unter der Erde, sondern direkt in unserer Schublade“, resümiert Kriem.
Ausblick: Bio-Recyclinganlagen als Zukunftsmodell
Die Vision des Forschungsteams sieht eine dezentrale Bio-Recyclinginfrastruktur vor, in der Mikroben und Algen wertvolle Rohstoffe lokal aus Altgeräten zurückgewinnen und diese unmittelbar in die Produktion neuer Geräte zurückführen. Obgleich für die Realisierung dieses Ziels noch weitere Optimierungen der Kultivierungsbedingungen sowie eine umfassende wirtschaftliche Bewertung der Prozesse erforderlich sind, wurden die entscheidenden wissenschaftlichen Grundlagen hierfür bereits erfolgreich gelegt.
Quelle
Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB (04/2026)