Ein Forschungsteam der TU Bergakademie Freiberg hat eine Methode entwickelt, um Seltene Erden aus ausgedienten Wasserstoff-Elektrolysezellen zurückzugewinnen und für neue Zellen wiederzuverwenden. Die im Journal of Sustainable Metallurgy veröffentlichten Ergebnisse zeigen, wie hydrometallurgische Verfahren Metalle wie Scandium, Lanthan oder Cer effizient recyceln können. Dies könnte die Umweltbelastung reduzieren und die Versorgung mit kritischen Rohstoffen für die Wasserstoffproduktion sichern.
Festoxid-Elektrolysezellen, die zur Herstellung von grünem Wasserstoff genutzt werden, enthalten etwa 150 Kilogramm Seltene Erden pro 10-Megawatt-Modul. Bisher landen diese Wertstoffe nach dem Lebensende der Zellen im Stahlschrott. Die Freiberger Forscher demonstrierten im Labor, dass die Metalle durch mechanische Trennung und Säurelaugung aus den Elektroden zurückgewonnen werden können. Die Methode wurde zunächst mit 0,2 Gramm Zellenmaterial getestet, wird aber bereits auf bis zu 50 Gramm skaliert. Ziel ist es, die recycelten Metalle direkt in den Produktionskreislauf zurückzuführen, um den Bedarf an primären Rohstoffen zu senken.
Die Studie, Teil des Projekts GrInHy3.0, wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie bis 2027 gefördert. In Zusammenarbeit mit Sunfire SE und Salzgitter Flachstahl GmbH wird die Technologie unter realen Bedingungen validiert, mit einer geplanten Wasserstoffproduktion von 14 Kilogramm pro Stunde. Eine simulationsbasierte Ökobilanz soll die Umweltverträglichkeit des Verfahrens bewerten, das durch den Einsatz umweltschonender Chemikalien die Nachhaltigkeit der Wasserstoffwirtschaft stärken könnte.
Seltene Erden, 17 chemische Elemente wie Neodym, Cer oder Scandium, sind für die Energiewende unverzichtbar. Sie werden in Elektrolysezellen, Windturbinen, Elektrofahrzeugen und Batterien eingesetzt, da ihre magnetischen und katalytischen Eigenschaften einzigartig sind. Die globale Förderung ist jedoch stark auf China konzentriert, das rund 60 Prozent der Produktion und über 85 Prozent der Verarbeitung kontrolliert. Die EU importiert fast 100 Prozent ihres Bedarfs, was sie geopolitisch verwundbar macht. Laut der Europäischen Kommission wird der Bedarf an Seltenen Erden bis 2030 auf das Fünffache steigen, getrieben durch Klimaziele und Digitalisierung. Recycling ist daher essenziell, um Abhängigkeiten zu verringern und Umweltbelastungen durch den Abbau, der oft giftige Abfälle erzeugt, zu minimieren. Die neue Methode aus Freiberg bietet einen vielversprechenden Ansatz, um die Kreislaufwirtschaft für diese kritischen Rohstoffe voranzutreiben.
Original Paper:
Leaching of Solid Oxide Electrolyzer Cells for a Circular Hydrogen Economy | Journal of Sustainable Metallurgy
