Gold, ein Metall, das seit der Antike verehrt wird, kann viel mehr, als an Fingern glitzern. Seine besonderen Eigenschaften haben das Material in den Mittelpunkt moderner Technologien gerückt. Sowohl in unseren Elektronik-Geräten als auch in der Luft- und Raumfahrt und der Medizin ist Gold unverzichtbar. Angesichts der ständig wachsenden Nachfrage und des begrenzten Angebots ist die Notwendigkeit der Rückgewinnung von Gold und anderen endlichen Materialien von größter Bedeutung. Dazu zählen auch unkonventionelle Quellen wie Elektrokschrott (E-Schrott) im Rahmen der Kreislaufwirtschaft.
Beim Recycling von Elektroschrott steht viel auf dem Spiel
Elektroschrott, der weltweit am schnellsten wachsende Abfallberg, birgt erhebliche Mengen an wertvollen Materialien, darunter auch Gold. Herkömmliche Methoden der Goldgewinnung aus Elektroschrott beruhen jedoch in der Regel auf ressourcenintensiven Verfahren wie der Aktivkohleadsorption. Und selbst diese sind notorisch ineffizient. Vor diesem Hintergrund hat die Suche nach effizienteren und nachhaltigeren Extraktionsmethoden zu einer Studie geführt, die einen unerwarteten Verbündeten gefunden hat: Molke.
Amyloid-Nanofibrillen (AF) sind Proteine, die aus Molke, einem Nebenprodukt der Milchindustrie, gewonnen werden. In jüngster Zeit haben sie sich als wirksames Adsorptionsmittel für Schwermetalle erwiesen, was auf ihre große Oberfläche und ihre einzigartige Funktionalität zurückzuführen ist. In einer neuen Studie nutzten Forschende der ETH Zürich dann ebenjene AF-Aerogele, um Gold aus Elektroschrott zu gewinnen. Die Ergebnisse sind vielversprechend.
Wie groß ist das Problem des Elektroschrotts?
Die Hinterlassenschaften unserer digitalen Welt führen zu dem am schnellsten wachsende Abfallstrom weltweit – die Menge an Elektroschrott wächst dreimal schneller als die Weltbevölkerung. Offiziell recycelt werden davon weltweit weniger als ein Viertel.
Groß ist dagegen der Bereich des informellen Recyclings. Die gängigen Verfahren können der menschlichen Gesundheit schaden, wobei Kinder und werdende Mütter besonders gefährdet sind. Nach Schätzungen der Internationalen Arbeitsorganisation (ILO) und der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind weltweit Millionen von Frauen und Kinderarbeiter*innen im informellen Elektroschrott-Recycling Schadstoffen ausgesetzt.
AF-Aerogele könnten die Goldgrube der Zukunft sein
AF-Aerogele weisen eine außergewöhnliche Kapazität für die Goldadsorption auf und übertreffen viele herkömmliche Methoden, wie zum Beispiel die Kohlenstoffabsorption. Die Aerogele wirken als Adsorptionsmittel und fangen selektiv Goldionen aus einer Lösung auf. Zudem fanden die Forschenden heraus, dass das AF-Aerogel einen geringeren CO2-Fußabdruck hat: Es erzeugt etwa 87 Gramm CO2-Äquivalent im Gegensatz zu den 116 Gramm, die bei herkömmlichen Methoden entstehen. Das entspricht einer Einsparung von etwa 25 Prozent.
Aber es geht nicht nur um CO2-Emissionen. Auch andere Umweltfaktoren werden beeinflusst. Die Verwendung von AF-Aerogel anstelle von Aktivkohle reduziert die Eutrophierung des Süßwassers um 71 Prozent und den Abbau von fossilen Rohstoffen um 64 Prozent. Das bedeutet, dass die Entscheidung für AF-Aerogel als Adsorptionsmittel für die Goldgewinnung nicht nur in Bezug auf die Kohlenstoffemissionen umweltfreundlicher ist, sondern auch zur Erhaltung der Süßwasserqualität beiträgt und die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen verringert.
Zudem haben sich die AF-Aerogele in der praktischen Anwendung als äußerst wirksam erwiesen. Sie lieferten Goldnuggets mit einem hohen Reinheitsgrad – und das Verfahren war auch noch wirtschaftlich rentabel. Die Kosten für die Gewinnung von 1 Gramm Gold aus Elektroschrott mit AF-Aerogel werden auf 1,1 £ (1,29 €) geschätzt und liegen damit deutlich unter den aktuellen Marktpreisen.
Funktionieren die Grundsätze der Kreislaufwirtschaft? Die Zeit wird es zeigen
Die Verwendung von AF-Aerogelen ist ein bedeutender Schritt in Richtung nachhaltiges Ressourcenmanagement. Durch die Wiederverwendung von Lebensmittelnebenströmen wie Molkeprotein zur Goldrückgewinnung steht dieser Ansatz im Einklang mit den Grundsätzen der Kreislaufwirtschaft. Dabei ist zentral, Abfälle zu minimieren und die Ressourceneffizienz zu maximieren. Allerdings ist es noch zu früh für Goldgräberstimmung, denn die Technologie befindet sich im Entwicklungsstadium. Bevor sie auf breiter Basis eingesetzt werden kann, sind weitere Forschungen und Verfeinerungen erforderlich, insbesondere in Bezug auf Effektivität und Skalierbarkeit.
Und natürlich gilt im Kampf gegen den Klimawandel nach wie vor „reduzieren, wiederverwenden, recyceln“. Glücklicherweise gab es in den letzten Jahren mehrere Initiativen zur Förderung der Wiederverwendung von elektronischen Geräten. Und auch auf einer übergeordneten Ebene kommt Bewegung in die Berge an Elektroschrott: 2023 verabschiedete die Europäische Union mit dem „Right to Repair“ ein neues Gesetz, das Verbraucher*innen das Recht einräumt, gängige Haushaltsgeräte einschließlich Smartphones, nach Ablauf der Garantiezeit zu reparieren. Die Hoffnung ist, dass dies die Käufer*innen dazu motiviert, ihre Waren zu reparieren, bevor sie sie entsorgen. Gleichzeitig werden Hersteller*innen angeregt, ihre Geräte reparierfähig zu gestalten und Ersatzteile zur Verfügung zu stellen.
