Recycling 
Kostbares Innenleben
Tantal, Kobalt, Gallium und die Seltenen Erden. Ohne sie dreht sich kein Windrad, fährt kein Rechner hoch und brummt kein Elektromotor. Insbesondere ein rohstoffarmes Land wie Deutschland ist auf die Technologie-Metalle angewiesen. Um unabhängiger von den stark schwankenden Weltmarktpreisen zu werden, wollen die Europäische Union und die Bundesregierung künftig verstärkt auf neue Recycling-Verfahren setzen.
Denn alle diese Rohstoffe stecken auch in ausgedienten Elektrogeräten vom Mobiltelefon über die Digitalkamera bis hin zum Toaster. Sie sind in Akkus, Transistoren, Kondensatoren oder Magneten – allerdings meist nur in homöopathischen Dosen. Die wenigen Milligramm pro Gerät machten das Recycling bislang zu einem aufwendigen und unrentablen Geschäft.
Dabei gibt es Nachschub ohne Ende: Allein in Deutschland wurden laut Umweltbundesamt im Jahr 2018 rund 853.000 Tonnen Elektro-Altgeräte gesammelt. Das hört sich gut an, doch was im Wertstoffhof landet, ist nicht einmal die Hälfte dessen, was jährlich anfällt. Im Schnitt erzeugt jeder Deutsche etwa 20 Kilogramm E-Schrott pro Jahr. Ein großer Teil geht illegal nach Afrika oder Asien und wird dort unter übelsten Bedingungen für Mensch und Umwelt ausgeschlachtet. Der Rest endet im Hausmüll oder verstaubt im Keller.
200 Millionen Handys in der Schublade
Der Digitalverband Bitcom schätzt, dass in deutschen Schubladen derzeit fast 200 Millionen ungenutzte Handys und Smartphones schlummern. Nicht weil sie defekt sind, sondern weil sie durch neue, leistungsfähigere Geräte ersetzt wurden. An Neugeräten wurden 2018 rund 2.375.600 Tonnen in Verkehr gebracht – im Vergleich zum Vorjahr ein Anstieg um ungefähr 15 Prozent. Eine gigantische Konsumlawine.
Ausgediente Elektronik gehört nicht in den Hausmüll. Denn neben Wertstoffen, die dann sinnlos verbrannt werden, stecken auch viele Giftstoffe, etwa Flammschutzmittel in Kunststoffgehäusen, Schwermetalle wie Blei und Cadmium in Batterien oder Quecksilber in Leuchtstofflampen. Beim Verbrennen dieser Stoffe entstehen Dämpfe, die trotz Abgasreinigung kaum ein Müllofen zur Gänze herausfiltern kann. Deshalb ist es verboten, E-Schrott in den Restmüll zu werfen.
Neben den Technologie-Metallen enthält Elektroschrott weitere wertvolle Rohstoffe, darunter Gold, Silber, Platin und Palladium, aber auch Massenmetalle wie Eisen, Kupfer und Aluminium. Eine Tonne Handys und Smartphones ist gut für 250 bis 300 Gramm Gold und zwei bis zweieinhalb Kilogramm Silber. Zum Vergleich: In einer Tonne Erzgestein aus einer ergiebigen Mine stecken gerade mal 5 Gramm Gold.
Zerlegung von Hand
Deshalb geht der gesammelte Elektroschrott an Fachbetriebe, die das Material zurückgewinnen. Zum Beispiel in der Werkshalle des Recyclinghofs Weißer Rabe in Aschheim, einer kleinen Gemeinde am östlichen Rand von München. Den E-Schrott sortieren Mitarbeiter des Betriebs zunächst vor. Neuware geht zum Weiterverkauf ins Gebrauchtwarenhaus. Dass nagelneue Geräte, manche davon noch original verpackt, im Müll landen, kommt gar nicht so selten vor.
Nicht nur sie, auch Kabel bringen Geld. Besonders wertvoll ist ihr Kupferkern. Man zwickt die Stecker ab, schlitzt die Kabel der Länge nach auf und löst die blank liegenden Drähte heraus. Aus den Altgeräten werden die Akkus ausgebaut. Dann geht alles auf ein Förderband und wird zu seitlich aufgestellten Werkbänken transportiert, wo Mitarbeiter mit Hammer und Akkuschrauber die Geräte in ihre Einzelteile zerlegen. Besonders lukrativ sind Platinen, denn sie enthalten vergleichsweise viel Gold, Silber und Palladium.
Zerlegung von Hand ist in der Recycling-Branche üblich. Denn jedes Gerät ist anders konstruiert. Die demontierten Einzelteile werden nach Materialien sortiert; die Mitarbeiter trennen unter anderem Schrauben, Kabel, Platinen sowie Plastik- und Metallgehäuse. Das geht dann an weiterverarbeitende Firmen.
Tragende Rolle bei den Rohstoffen
Platinen werden beispielsweise zunächst in der Hammermühle geschreddert und bei über 1200 Grad eingeschmolzen. Eine Elektrolyse löst Kupfer, Nickel, Silber, Gold oder Palladium sortenrein heraus. Im Säurebad unter Starkstrom lassen sich die verschiedenen Metalle Schritt für Schritt abscheiden. Technologie-Metalle gehen dabei allerdings unwiederbringlich verloren.
Die Recycling-Raten von Blei, Zink, Eisen, Kupfer oder Aluminium seien EU-weit inzwischen ziemlich hoch, sagt Matthias Buchert, Experte für Ressourcen und Mobilität am Öko-Institut in Darmstadt. Auch Edelmetalle wie Gold und Silber würden im großen Stil zurückgewonnen. Platin, Palladium und Rhodium aus zweiter Hand decke rund 40 Prozent des europäischen Bedarfs. Buchert: „Recycling ist bereits heute eine tragende Säule für die Rohstoffversorgung der europäischen Industrie.“
Trotzdem ist die Abhängigkeit vom Ausland für rohstoffarme Länder wie die Bundesrepublik nach wie vor ein Problem. Eine aktuelle Studie der Deutschen Rohstoffagentur Dera zeigt, dass die Verfügbarkeit einer ganzen Reihe wichtiger Metalle auf tönernen Füßen steht. Demnach sind unter anderem die Lieferketten der Edelmetalle Platin, Rhodium und Palladium sehr wackelig. Gleiches gilt für Tantal, Kobalt, Wolfram, Gallium, Indium und Germanium sowie für die Seltenen Erden.
Seltene Erden sind nicht selten
Viele Technologie-Metalle werden in politisch instabilen Ländern wie dem Kongo unter menschenverachtenden Bedingungen abgebaut. Noch größer ist die Angebotskonzentration bei den Seltenen Erden. Von den knapp 10.000 Tonnen, die Deutschland 2018 importiert hat, stammten 20 Prozent aus Russland und 80 Prozent aus China. Das Reich der Mitte hat zuletzt ganz unverhohlen mit einem Exportstopp gedroht.
Wegen ihrer besonderen magnetischen, elektrischen und mechanischen Eigenschaften spielen Seltene Erden, zu denen unter anderem Cer, Neodym und Yttrium zählen, eine Schlüsselrolle in Smartphones, LCD-Bildschirmen, Brennstoffzellen, Elektro-Autos und Windrädern. Insbesondere Neodym macht starke Permanentmagneten erst möglich, wie sie in Windrädern gebraucht werden.
Der Begriff Seltene Erden meint die Elemente der 3. Nebengruppe des Periodensystems, ausgenommen Actinium, und die Lanthanoide. Die 17 weichen, silbrig glänzenden Metalle sind allerdings weder selten noch Erde. Der Begriff hat mit ihrer Entdeckungsgeschichte zu tun: Sie wurden zuerst in seltenen Mineralien gefunden als Oxide – früher „Erden“.
Platinen, automatisch entkernt
„Für die Rückgewinnung Seltener Erden und anderer Sondermetalle fehlt es bislang noch an Anlagen im industriellen Maßstab“, stellt Matthias Buchert fest. Zudem gebe es ein Mengen-Problem: „Die Industrie benötigt nur wenige Tonnen pro Jahr“, erklärt der Wissenschaftler.
An diesem Punkt setzt Adir an, ein Recycling-Projekt der EU. Die Hightech-Anlage zerlegt automatisch Handys und Platinen und sortiert elektronische Bauteile mit wertvollen Metallen aus. Man konzentriert sich im Moment vor allem auf Tantal, Kobalt, Wolfram, Gallium und Neodym, die teilweise über 250 Euro pro Kilogramm bringen.
Grundsätzlich könne die Anlage jedoch jedes Element des Periodensystems auf den Platinen erkennen und die daraus bestehenden Bauteile herauslösen, versichert Projektleiter Reinhard Noller vom Fraunhofer-Institut für Lasertechnik: So lasse sich beispielsweise weit mehr Tantal gewinnen als aus dem importierten Erz, versichert Noller.
Erst Rosinen picken, dann Schmelzofen
Zuerst werden Handys nach Typ und Modell sortiert. Dabei hilft eine Datenbank. Dann fräst ein Roboterarm das Gehäuse auf, entfernt den Akku und legt die Platine frei. Die wird mit hochauflösenden Kameras von allen Seiten abgelichtet. Die Aufnahmen gehen an eine Analyse-Software. Die erkennt in der Regel den Platinen-Typ und findet die gesuchten Bauteile. Außerdem wird die Platine mit dem Laser vermessen und ein 3D-Höhenprofil angelegt, eine Art Fingerabdruck, um sie eindeutig identifizieren und passgenau bearbeiten zu können.
Ein weiterer Laser tastet elektronische Bauteile ab und erkennt anhand ihres charakteristischen Farbspektrums die darin enthaltenen Wertstoffe. Und schließlich werden die wertvollen Komponenten der Platine entlötet und abgesaugt.
Das, was nach dieser Rosinenpickerei von der Platine übrig bleibt, geht über den Schmelzofen in die Elektrolyse. Die Rosinen, das in Kondensatoren enthaltene Tantal etwa, lasse sich zu 95 Prozent zurückgewinnen, erzählt Noller. Er sieht Adir als Ergänzung bereits etablierter Recycling-Verfahren. Allerdings sei die Adir-Datenbank noch lückenhaft. Denn: „Für viele Hersteller ist der Aufbau ihrer Geräte Geschäftsgeheimnis“, sagt der Wissenschaftler.
Alte Auto-Akkus immer wertvoller
Die Labor-Analyse von Smartphones sei zeitaufwendig. „Solche Geräte sollten standardmäßig über einen inversen Bauplan für die Zerlegung am Ende ihrer Lebenszeit ausgestattet sein“, fordert Noller. Beim Ausschlachten großer Server-Platinen kratzt Adir dagegen bereits jetzt an der Schwelle zur Wirtschaftlichkeit.
Auch die Alt-Akkus von Elektroautos werden immer wertvoller. Sie enthalten Kobalt, ein stahlgraues Schwermetall, das viel Hitze aushält; außerdem Lithium, ein Leichtmetall, das in der Natur nicht elementar vorkommt; und Nickel, ein silbrig-weißes Schwermetall, das in fast jedem Konsumgut steckt. Noch fehlt ein umfassendes Verwertungssystem. Es brauche Zeit, um die dafür nötigen Strukturen zu etablieren, sagt Matthias Buchert vom Öko-Institut.
Zur Rückgewinnung der Wertstoffe gibt es verschiedene Wege. Der Branchenprimus Umicore aus Belgien betreibt seit 2011 eine Pilot-Anlage, in der Alt-Akkus von Hand zerlegt und die einzelnen Zellen eingeschmolzen werden. Später scheidet man unter anderem Kobalt und Nickel sortenrein ab. Doch das Verfahren ist energieaufwendig, mit viel Handarbeit verbunden und kostet derzeit noch mehr Geld, als es einbringt. Ein Zukunftsgeschäft, meint Buchert.