Gold ist aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften ein wichtiges Material in der Elektronikindustrie. Das Edelmetall besitzt beispielsweise eine hohe elektrische Leitfähigkeit, die eine effiziente Übertragung von Strom ermöglicht. Zudem ist Gold chemisch stabil und reagiert nicht mit Sauerstoff, Feuchtigkeit oder vielen anderen chemischen Substanzen. Die hohe Korrosionsbeständigkeit gewährleitet wiederum eine langfristige Funktion elektronischer Komponenten. Nicht zuletzt erleichtert die glatte Oberfläche von Gold die Bildung zuverlässiger elektronischer Kontakte. Insgesamt machen diese Eigenschaften Gold zu einem äußerst wertvollen und vielseitigen Material, da in Smartphones, Laptops, Fernsehern, Monitoren, aber auch in elektronischen Messgeräten, in der Automobilindustrie oder in der Luft- und Raumfahrttechnik eingesetzt wird.
Durch die wachsende Nachfrage an neuen Technologien (auch im Zusammenhang mit der Energiewende) werden bestimmte Ressourcen, darunter auch Metalle, immer knapper und damit auch teurer. Für die Entwicklung einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft nehmen daher Verfahren zur Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott eine wichtige Rolle ein. Doch gehen mit den meisten Recycling-Verfahren hohe Energiemengen und enorme Kosten einher. Daher haben Forschende der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) nach einer nachhaltigen und kostengünstigen Lösung gesucht – mit Erfolg. Mithilfe eines Proteinfaserschwamms, den die Forschenden aus Molke herstellen, ist es ihnen gelungen, Gold aus Elektroschrott zu gewinnen.
Wie neue Verfahren in der Photovoltaik-Herstellung die Umwelt entlasten
Mit einem Schwamm aus Molke nach Gold fischen
Das nachhaltige und kostengünstige Verfahren zur Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott basiert auf einem besonderen Schwamm. Dieser besteht aus Molke, einem Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie. Für die Herstellung haben die Forschenden Molkeproteine bei großer Hitze und mit Säure denaturiert, wodurch sie zu Proteinnanofasern aggregierten. Durch das anschließende Trocknen des Gels entstand eine Art Schwamm.
Um die Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott schließlich final zu testen, bereiteten die Forschenden zunächst eine Metall-Ionen-Lösung vor. Dazu entfernten sie Metallteile von alten Elektronikleiterplatten und lösten diese in einem Säurebad auf. Anschließend legten die Forschenden den Proteinfaserschwamm in die Lösung und beobachteten, wie sich die Gold-Ionen an den Proteinfasern des Schwamms absetzten. Im nächsten Schritt erhitzten sie den Schwamm, sodass die Gold-Ionen zu Flocken kristallisierten. Auf diese Weise konnten sie diese zu einem Goldnugget einschmelzen und erhielten aus insgesamt 20 Computer-Leiterplatten ein etwa 450 Milligramm schweres Nugget mit einem Anteil von 91 Prozent Gold. Das entspricht einem Reinheitsgrad von knapp 22 Karat.
Neues Verfahren schont die Umwelt
Herkömmliche Methoden zur Goldgewinnung aus Metallen sind oft umweltbelastend, da sie große Mengen an Wasser, Energie und Chemikalien verbrauchen und sogar giftige Abfälle erzeugen. Durch die Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott können diese negativen Umweltauswirkungen reduziert werden, insbesondere wenn umweltfreundliche und nachhaltige Rückgewinnungsverfahren zum Einsatz kommen. Das neue Verfahren, das die Forschenden entwickelt haben, ist nicht nur nachhaltig und energiearm, sondern auch wirtschaftlich rentabel. Laut Raffaele Mezzenga, Professor am Department Gesundheitswissenschaften und Technologie der ETH Zürich, sind die Kosten für die Beschaffung der Ausgangsmaterialien zusammen mit den Energiekosten des gesamten Verfahrens 50-mal geringer als der Wert des Goldes, das zurückgewonnen werden kann.
Verfahren eignet sich für weitere Gold-Quellen
Das neuartige Verfahren könnte schon bald in der Praxis zum Einsatz kommen. Derzeit arbeiten die Forschenden an der finalen Marktreife der Technologie. Zudem sehen sie weitere Anwendungsfelder für den Proteinfaserschwamm. Zwar sei Elektroschrott eine der vielversprechendsten Gold-Quellen, doch ließe sich die Methode beispielsweise auch bei Industrieabfällen aus der Mikrochip-Herstellung einsetzten. Noch dazu wollen die Forschenden in Erfahrung bringen, ob sich der besondere Schwamm zum Goldschürfen auch aus anderen proteinhaltigen Neben- und Abfallprodukten der Lebensmittelindustrie herstellen lässt.
Nachhaltige Verfahren zur Rückgewinnung von Gold aus Elektroschrott wie das der Forschenden der ETH Zürich tragen erheblich zum Umweltschutz bei, indem sie Abfall reduzieren, Ressourcen schonen, den Energieverbrauch senken und die Umweltverschmutzung verringern.
„Am besten gefällt mir, dass wir ein Nebenprodukt der Lebensmittelindustrie verwenden, um Gold aus Elektroschrott zu gewinnen“, sagt Mezzenga. Man könne also zu Recht sagen, dass die Methode zwei Abfallstoffe zu Gold veredelt. „Viel nachhaltiger geht es nicht.“
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