Neodym-Magnete zählen zu den leistungsstärksten Permanentmagneten und werden in zahlreichen Schlüsseltechnologien eingesetzt. Sie finden sich unter anderem in Elektrofahrzeugen, Windkraftanlagen sowie in elektronischen Produkten wie Lautsprechern, Smartphones und Festplatten. Mit dem weltweiten Ausbau der Elektromobilität und erneuerbarer Energien steigt die Nachfrage nach Permanentmagneten kontinuierlich. Schätzungen gehen von jährlichen Wachstumsraten von bis zu 8,3 Prozent aus. Gleichzeitig gelten Seltene Erden wie Neodym als strategisch wichtige Rohstoffe, deren Verfügbarkeit zunehmend an Bedeutung gewinnt.
Materialkreisläufe schließen, Rohstoffe sichern
Die Rückgewinnung dieser Materialien stellt die Industrie jedoch vor erhebliche Herausforderungen. Für die Herstellung neuer Magnetwerkstoffe sind hohe Reinheitsgrade erforderlich. Gleichzeitig ist die Aufbereitung gebrauchter Magnete technisch aufwendig und wirtschaftlich anspruchsvoll. Derzeit werden Altmagnete in Europa nur in begrenztem Umfang recycelt. Ein großer Teil der gesammelten Materialien wird zur Wiederaufbereitung nach China exportiert und anschließend in Form neuer Rohstoffe oder Produkte erneut importiert.
Im Rahmen des von der Europäischen Union geförderten Projekts NEO-CYCLE arbeiten Forschungseinrichtungen und Industriepartner deshalb an Verfahren, die eine europäische Rückgewinnung wertvoller Rohstoffe ermöglichen sollen. Ziel ist es, Seltene Erden aus Elektronikabfällen zu extrahieren und sie als Ausgangsmaterial für hochwertige Anwendungen erneut nutzbar zu machen.
Erprobung verschiedener Ansätze
Im Fokus des Projekts stehen Neodym-Eisen-Bor-Magnete aus ausgedienten Festplattenlaufwerken. Die Projektpartner untersuchen dafür zwei unterschiedliche Aufbereitungstechnologien. Beim ersten Ansatz, der Feststoffchlorierung, wird dem Magnetmaterial Ammoniumchlorid zugesetzt. In einem thermischen Prozess entstehen daraus Metallchloride sowie eine hochreine Ammoniaklösung. Das bereits patentierte Verfahren wird heute unter anderem bei der Verwertung von Leuchtstofflampen eingesetzt und wird nun für das Recycling von Magneten weiterentwickelt. Erste Ergebnisse zeigen eine nahezu vollständige Extraktion der Metalle bei vergleichsweise geringem Chemikalieneinsatz.
Als zweite Technologie wird ein elektrochemisches Verfahren untersucht. Dabei werden pulverisierte Magnetabfälle in eine elektrochemische Zelle eingebracht. Verdünnte Schwefelsäure dient als Elektrolyt und ermöglicht die gezielte Extraktion einer Bor-Lösung. Diese kann nach weiterer Aufbereitung beispielsweise als Rohstoff für chemische oder pharmazeutische Anwendungen genutzt werden.
Die weitere Trennung der gewonnenen Stoffe erfolgt über hydrometallurgische Verfahren. Dabei werden zunächst Neodym und Eisen separiert und anschließend als reine Metallsalze bereitgestellt. Die zurückgewonnenen Rohstoffe können danach in verschiedenen Industriezweigen weiterverarbeitet werden. Dazu zählen die Chemie- und Pharmaindustrie ebenso wie die Wasserstoffwirtschaft und die Düngemittelproduktion.
Ziel: Zero-Waste
Langfristiges Ziel des Projekts ist ein möglichst vollständiger Stoffkreislauf im Sinne eines Zero-Waste-Konzepts. Eine Pilotanlage befindet sich bereits in Planung. Damit könnte ein wichtiger Beitrag zur europäischen Rohstoffsicherheit, zur Reduktion von Importabhängigkeiten und zur nachhaltigen Nutzung kritischer Ressourcen geleistet werden.
