Biologisches Recycling von Elektroschrott Mikroben und Algen als Schatzsucher

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Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Biover- fahrenstechnik (IGB)

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Elektroschrott klingt nach Abfall, kann aber ein wahrer Schatz sein. Mit entsprechenden Recyclingverfahren lassen sich die enthaltenen Metalle zurückgewinnen. Ein besonders nachhaltiger Ansatz hier ist das Bioleaching mithilfe von Mikroben und Algen. Fraunhofer Forscher arbeiten daran,

Weltweit fallen jährlich Millionen Tonnen Elektroschrott an. Alte Smartphones, Laptops und andere Elektronikgeräte enthalten wertvolle Metalle wie Palladium und Neodym – Rohstoffe, die für die Herstellung moderner Technologien, Elektromotoren und Windkraftanlagen unverzichtbar sind. Bislang wird jedoch nur ein Bruchteil dieser Metalle recycelt. Der Rest wird verbrannt oder deponiert – mit teils gravierenden Folgen für Umwelt und Gesundheit. Die Machbarkeitsstudie RüBioM des Fraunhofer-Instituts für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB in Stuttgart zeigt, dass biologische Verfahren hier eine vielversprechende Alternative bieten.

Bioleaching: Mikroorganismen produzieren Säuren

Im Mittelpunkt des Verfahrens steht das so genannte Bioleaching: Mikroorganismen wie Pseudomonas aeruginosa oder Chromobakterien werden auf zerkleinerten Elektroschrott angesetzt. Sie produzieren Säuren und andere Verbindungen, die Metalle gezielt aus dem Material herauslösen. Diese Säuren liegen dabei nur in geringer Konzentration vor – im Gegensatz zu den hochkonzentrierten Säuren, die bei chemischen Verfahren eingesetzt werden. Die dabei entstehende metallhaltige Lösung wird anschließend mithilfe von Mikroalgen wie Galdieria sp. aufbereitet – die Algen nehmen die Metallionen durch Biosorption auf und wirken dabei wie biologische Schwämme.

Vielversprechende Laborergebnisse

„Die Ergebnisse der Machbarkeitsstudie sind ermutigend“, fasst Projektleiter Dr. Lukas 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.“ Auch das Bioleaching von Neodym haben die Forschenden unter Verwendung verschiedener Mikroorganismen untersucht. „Hier sehen wir ebenfalls positive erste Ansätze, allerdings können diese – noch – nicht mit chemischen Verfahren mithalten“, ergänzt Kriem.

Darüber hinaus erprobten die Forschenden diese Verfahren in einem Festbettreaktor im größeren Maßstab. Trotz technischer Herausforderungen wie Biofilmbildung und ungleichmäßiger Durchströmung mobilisierten sie Palladium erfolgreich – ein wichtiger Schritt in Richtung industrieller Skalierbarkeit.

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Das biologische Verfahren bietet gegenüber konventionellen Methoden entscheidende Vorteile:

• Es läuft bei niedrigen Temperaturen ab,

• kommt ohne giftige Chemikalien aus

• und ermöglicht eine selektive Metallrückgewinnung.

All das macht Biomining nicht nur umweltfreundlich, sondern auch potenziell kostengünstig. Damit leistet Biomining einen wichtigen Beitrag zur Kreislaufwirtschaft und kann die Abhängigkeit Europas von Metallimporten aus geopolitisch sensiblen Regionen reduzieren – ein Aspekt, dessen Bedeutung durch Lieferkettenunterbrechungen der vergangenen Jahre deutlich geworden ist. „Manchmal liegt der Schatz nicht tief unter der Erde, sondern direkt in unserer Schublade“, resümiert Kriem.

Weitere Anwendungen: Von Abraumhalden bis Kühlschmierstoffen

Biomining beschränkt sich aber nicht auf Elektroschrott. Die Rückgewinnung werthaltiger Metalle wie Zink, Kupfer, Blei, Indium, Gold und Scandium aus Abraumhalden schont natürliche Ressourcen, erhöht die Versorgungssicherheit und reduziert Umweltbelastung durch freiwerdende Metallionen. Auch Schwermetalle aus Kühlschmierstoffen lassen sich mit immobilisierter oder suspendierter Biomasse in einem Festbettumlaufreaktor abtrennen.

Ausblick: Bio-Recyclinganlagen als Zukunftsmodell

Die Vision der Forschenden ist eine dezentrale Bio-Recyclinginfrastruktur, in der Mikroben und Algen lokal wertvolle Rohstoffe aus Altgeräten zurückgewinnen und direkt in die Produktion neuer Geräte einspeisen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen die Wissenschaftler die Kultivierungsbedingungen weiter optimieren sowie die Prozesse wirtschaftlich bewerten. Zudem gilt es, die am besten geeigneten Mikroorganismen zu identifizieren und funktionierende Prozesse im kleinen Maßstab für industrielle Anwendungen zu skalieren. Die Grundlagen sind jedoch gelegt.

Das Fraunhofer IGB sucht nun nach Partnern aus der Abfallwirtschaft und der Industrie für gemeinsame Folgeprojekte. Die IFAT vom 4. bis 7. Mai 2026 in München bietet Interessierten eine Gelegenheit, mit den Experten des Fraunhofer-Projekts ins Gespräch zu kommen und mehr über die Anwendungsmöglichkeiten zu erfahren. Der Messestand findet sich in Halle B2, Stand 115.

Weiterführende Informationen: Fraunhofer IGB, Projektseite: RüBioM − Machbarkeitsstudie zur Rückgewinnung von Metallen mittels Biomining

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