Perlen im Schlamm: Umweltfreundliche Wolframrückgewinnung aus Halbleiterabfällen
Abfälle aus der Halbleiterindustrie werden in der Regel als kostspieliges Entsorgungsproblem und als Gefahr für die Umwelt angesehen. Aber was wäre, wenn dieser Abfall in eine wertvolle Ressource umgewandelt werden könnte? Forscher der Pohang University of Science and Technology (POSTECH) und des Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT) haben eine umweltfreundliche Methode zur Gewinnung seltener Metalle aus Halbleiterabfällen entwickelt. Mit diesem innovativen Ansatz wird nicht nur wertvolles Wolfram zurückgewonnen, sondern auch dessen wirtschaftliche Rentabilität bewertet, was eine nachhaltige Lösung für die Abfallwirtschaft in der Technologiebranche darstellt.
Schematischer Entwurf und wirtschaftliche Bewertung von Verfahren zur Rückgewinnung von Wolfram aus Halbleiterabwässern.
POSTECH
Professor Jeehoon Han vom Fachbereich Chemieingenieurwesen, Doktorand Yoonjae Lee und Alumnus Hyunseo Choi arbeiteten mit Dr. Soonchun Chung und Dr. Joonsong Park vom SAIT zusammen, um ein umweltfreundliches und kostengünstiges Verfahren zur Rückgewinnung von Wolfram zu entwickeln.
Wolfram wird häufig in der Elektronik-, Halbleiter-, Luftfahrt- und Automobilindustrie verwendet. Angesichts seiner Seltenheit und der begrenzten Anzahl von Ländern, in denen es abgebaut werden kann, hat die Forschung zur Rückgewinnung von Metallen aus Industrieabfällen zunehmend an Bedeutung gewonnen. Um sich auf die Erschöpfung dieser Metallressourcen vorzubereiten, ist die Rückgewinnung von Metallen aus Industrieabwässern entscheidend. Industrieabwässer können, wenn sie nicht ordnungsgemäß behandelt werden, die Wasserqualität und den Boden stark beeinträchtigen, so dass dieses Forschungsgebiet eine vielversprechende Lösung sowohl für die Ressourcenrückgewinnung als auch für den Umweltschutz darstellt.
In dieser Studie setzte das Forscherteam die Biolaugung zur Rückgewinnung von Wolfram aus Abwässern der Halbleiterindustrie ein und bewertete die wirtschaftliche Machbarkeit der Technologie. Mikroorganismen, die die für ihr Überleben und Wachstum notwendige Energie aus Metallen gewinnen können, lösen mit Hilfe ihrer natürlichen Fähigkeiten Metalle aus Erzen oder Abfällen. Diese Methode hat im Vergleich zu herkömmlichen chemischen Verfahren geringere Umweltauswirkungen und kann Metalle mit relativ geringem Energie- und Kostenaufwand gewinnen.
Die Forscher nutzten den Pilz Penicillium simplicissimum, der häufig im Boden, in der Luft und in Pflanzen vorkommt, um Wolfram und andere Metalle aufzulösen. Nach der Biolaugung gewannen sie Wolfram aus der Lösung durch zwei Reinigungsverfahren zurück: Adsorption-Desorption auf Aktivkohlebasis und Ausfällung mit Ammoniumparawolframat (APT).
Die wirtschaftliche Analyse ergab, dass das Adsorptions-Desorptions-Verfahren auf Aktivkohlebasis etwa 7 Prozent billiger war als das Fällungsverfahren. Die Studie ergab, dass die Verbesserung der Anpassung und des Wachstums des mikrobiellen Stammes sowie die Verkürzung der Reaktionszeit für die Steigerung der Prozesseffizienz entscheidend sind. Die Forschung bestätigte die wirtschaftliche Machbarkeit eines umweltfreundlichen Verfahrens zur Behandlung von Abwässern der Halbleiterindustrie und unterstreicht dessen Bedeutung für die Vermeidung von Umweltverschmutzung und das Recycling von Ressourcen.
Professor Jeehoon Han von POSTECH betonte: "Unsere Studie zeigt die wirtschaftliche und industrielle Machbarkeit eines umweltfreundlichen Biolaugungsprozesses zur Wolframrückgewinnung." Dr. Soonchun Chung vom SAIT fügte hinzu: "Wir wollen die Wirtschaftlichkeit dieses Prozesses durch die Entwicklung hocheffizienter mikrobieller Stämme verbessern."
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