Das Spin-off Siderogain, eine Ausgründung der biotechnologischen Abteilung des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), überführt ein patentiertes biotechnologisches Verfahren zur Rückgewinnung kritischer Metalle aus der Forschung in die industrielle Anwendung. Die Technologie zielt auf die selektive Extraktion strategisch relevanter Elemente wie Gallium, Indium und Germanium aus Prozessrückständen der Halbleiterindustrie ab.
Diese Metalle stellen fundamentale Schlüsselrohstoffe für die Fertigung von Wafern, integrierten Schaltkreisen, LEDs und Lasern dar. Angesichts der hohen europäischen Importabhängigkeit und steigenden Weltmarktpreisen sind effiziente Recyclingverfahren für die Rohstoffsicherheit essenziell. Die Biosorptionstechnologie von Siderogain setzt direkt an industriellen Abwasserströmen an.
„Wir nutzen Siderophore. Das sind Biomoleküle, die eine besonders hohe Bindungsfähigkeit für bestimmte Metallionen besitzen. Diese Eigenschaft haben wir uns zunutze gemacht, um die kritischen Metalle selektiv aus schwach konzentrierten Prozessströmen abzutrennen – dieses Verfahren nennt man Biosorption. Mit Siderogain wollen wir die Technologie, die über Jahre in der Forschung entwickelt und erprobt wurde, für die industrielle Anwendung verfügbar machen“, sagt Dr. Rohan Jain.
Von der Biosorption im Labormaßstab zur Skalierung
In initialen Laboruntersuchungen mit Prozessabwässern aus der Wafer-Herstellung zeigte das Verfahren eine nahezu vollständige Bindung von Gallium. Der anschließende Desorptionsprozess basiert auf einem geschützten Trennverfahren, das das gebundene Metall eluiert und die Siderophore regeneriert. Die funktionsfähige Rezyklierung der Biomoleküle konnte über mehr als zehn Zyklen ohne Aktivitätsverlust nachgewiesen werden; Zielgröße für den Dauerbetrieb sind 100 Zyklen.
Die Übertragung aus dem Benchtop-Maßstab in das industrielle Umfeld erfolgte 2025 in Kooperation mit der Freiberger Compound Materials (FCM) GmbH. Die installierte Pilotanlage am Standort Freiberg verarbeitet derzeit bis zu 2.000 Liter Prozessabwasser pro Tag unter realen Produktionsbedingungen zur Evaluierung von Skalierbarkeit und Wirtschaftlichkeit. In parallelen Validierungsreihen konnte die Übertragbarkeit des Biosorptionsprinzips auf die Rückgewinnung von Indium und Germanium erfolgreich belegt werden.
Ausgründungsstruktur und Förderung
Der Technologietransfer wurde über die Programme Helmholtz Enterprise (Automatisierung und vorkommerzielle Erprobung) sowie seit August über den EXIST-Forschungstransfer gefördert. Damit soll die Pilotanlage zum marktreifen Prototyp weiterentwickelt werden. Begleitet wird der Prozess von der HZDR-Transferabteilung und der HZDR Innovation GmbH als Gesellschafterin. „Für das HZDR ist es bereits die 24. Ausgründung. Das ist herausragend und beispielhaft für den Transfer wissenschaftlicher Erkenntnisse in marktfähige Lösungen. Denn der gesellschaftliche Nutzen ist ein zentrales Anliegen unserer Forschung“, unterstreicht Prof. Dr. Sebastian M. Schmidt. „Aus einer biotechnologischen Forschungsfrage ist über Laborversuche, Patentierungen und den Bau einer Pilotanlage eine Technologie entstanden, die einen Beitrag zur europäischen Rohstoffsicherheit und zur Kreislaufwirtschaft leisten kann“, freut sich Dr. Katrin Pollmann über das mittlerweile vierte Spin-off des Instituts.
Ziel der aktuellen Phase ist die Erschließung weiterer industrieller Abwasserströme und die Akquise von Entwicklungspartnern. „Mit Siderogain möchten wir zeigen, dass industrielle Abwässer und Abfälle nicht nur als Entsorgungsproblem betrachtet werden sollten, sondern als Rohstoffquelle“, sagt Jain.