LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende der ETH Zürich haben ein neuartiges „Sponge“-Material entwickelt, das Goldionen gezielt aus zuvor aufgelösten Elektronikabfällen herauszieht. Als Rohstoff dient ein Nebenprodukt der Käseproduktion: Molkenprotein, getrocknet zu einem porösen Amyloid-Aerogel. In Laborversuchen ließen sich aus Bauteilen von 20 alten Computer-Mainboards 450 Milligramm 22-karätiges Gold zurückgewinnen. Entscheidend ist dabei auch die Perspektive auf günstigere Prozesskosten und eine Rückgewinnung ohne Cyanid oder Quecksilber.
Der Inhalt der „Schublade mit dem alten Kram“ ist selten nur Kram. Wenn alte Handys, tote Laptops oder ausrangierte Computerplatinen zu Elektroschrott werden, steckt darin auf der Massenbasis zwar wenig Gold – pro Tonne aber kann die Konzentration deutlich höher sein als bei vielen klassischen Erzquellen. Genau diese Überlegung greifen Forschende der ETH Zürich auf, indem sie einen Teil des Rückgewinnungsprozesses von Gold aus Elektronikabfällen stärker in Richtung Selektivität verschieben. Kern des Ansatzes ist ein Material, das aus Molkenprotein hergestellt wird und als poröses Aerogel Goldionen aus einer zuvor chemisch aufgeschlüsselten Metalllösung herauszieht.
Technisch beginnt die Kette nicht mit dem Aerogel, sondern mit dem „Auflösen“: Metallkomponenten aus Altgeräten werden in einem sauren Bad behandelt, sodass Metalle als Ionen vorliegen und sich anschließend gezielt an ein Adsorptionsmaterial binden können. Genau hier setzt die Materialchemie an. Die ETH-Gruppe denaturiert Molkenproteine unter sauren Bedingungen bei erhöhter Temperatur, bildet daraus Protein-Nanofibrillen und trocknet diese Struktur zu einem hochporösen amyloidischen Aerogel. Dieses Netzwerk funktioniert in der Praxis wie ein Filter, der aus einer Mischmetalllösung bevorzugt Goldionen aufnimmt und damit die Selektivität gegenüber einem „Alles kommt in die Ausfällung“-Prinzip erhöhen soll.
Die Laborergebnisse zeigen dabei, dass es nicht nur um ein Prinzip auf dem Papier geht. In einem Versuch mit Metallteilen aus 20 verwerteten alten Computer-Mainboards wurde die Lösung nach der Säureauflösung dem Molkenprotein-Aerogel ausgesetzt. Als greifbares Resultat berichten die Forschenden von einem 450-Milligramm-Klumpen 22-karätigen Golds aus diesen Bauteilen. Die Leistungskennzahlen aus der Arbeit adressieren außerdem, wie viel Material das Aerogel bei der Adsorption „tragen“ kann: Für das Aerogel wird eine Gold-Aufnahmekapazität von 166,7 Milligramm Gold pro Gramm Aerogel genannt. In zusätzlichen Beschreibungen der Methodik wird zudem von einer Erfassung von 93 % des Golds aus der Lösung gesprochen; das beladene Aerogel soll dabei ungefähr 20 % seines Eigengewichts an Gold erreicht haben.
Warum diese Zahlen für ein Recycling-Engineering relevant sind, liegt in zwei Faktoren: Konzentration und Prozesskosten. Elektroschrott wird in der Entsorgungs- und Rückgewinnungspraxis vor allem deshalb interessant, weil sich Edelmetalle in urbanen Sammelströmen anreichern. In den vorliegenden Darstellungen wird zudem darauf verwiesen, dass Elektronikabfälle pro Tonne bis zu 100-mal mehr Gold enthalten können als Material, das aus dem Bergbau stammt. Die andere Seite ist die Skalierung: Die globale Menge an Elektroschrott wird für 2023 auf rund 61,3 Millionen Tonnen beziffert. Wenn die Materialseite selektiver wird, sinkt typischerweise der Aufwand, bestimmte Komponenten in nachgelagerten Schritten erneut zu trennen oder ungewollte Begleitstoffe aufwendig zu behandeln.
Mit Blick auf die Kostenargumentation wird der Ansatz vor allem als Alternative zu stärker reaktiven oder toxischeren Chemikalienpositionen verstanden. Die Methode zielt darauf ab, die Prozesskette ohne Cyanid und Quecksilber auszukommen. Gleichzeitig versuchen die Forschenden, über die Wahl des Startmaterials zu punkten: Molkenprotein ist als Nebenprodukt der Lebensmittelproduktion verfügbar und in der Diskussion als deutlich günstiger Rohstoff positioniert. Laut Berechnungen aus dem Projekt liegen Beschaffungs- und Energiekosten um das 50-Fache unter dem Wert des zurückgewonnenen Golds. Für Entscheider in Recyclinganlagen ist weniger die „Fünfzigmal“-Zahl als solche ausschlaggebend, sondern die Richtung: Wenn ein selektives Material die Chemie- und Trennschritte stabiler macht, lässt sich der Gesamtprozess leichter auf Durchsatz, Ausbeute und Stoffströme ausrichten.
Auch historisch betrachtet passt die Entwicklung in eine breitere Linie, die seit Jahren unter Schlagworten wie „urban mining“ und biobasierten Adsorbentien diskutiert wird: Anstatt Gold nur über harte Prozesschemie aus sehr komplexen Mischungen zu extrahieren, versucht man über Bindungschemie selektive „Angelpunkte“ zu schaffen. In der Praxis sind dafür Materialien mit definierter Oberfläche und kontrollierten Wechselwirkungen gefragt – genau diese Rolle übernimmt das poröse Amyloid-Netzwerk. Für die nächsten Schritte stellt sich dann weniger die Frage, ob das Aerogel im Labor funktioniert, sondern wie robust es in kontinuierlichen Prozessbedingungen bleibt: Wie gut hält die Struktur mechanischen und chemischen Belastungen stand? Wie verändert sich die Beladung über mehrere Durchläufe? Und vor allem: Lässt sich die Regeneration oder Wiederverwertung des beladenen Aerogels so in einen industriellen Kreislauf integrieren, dass der Kostenvorteil nicht durch Prozessaufwand wieder aufgefressen wird.
Der eigentliche Markthebel liegt deshalb in der Kombination aus Selektivität, Skalierbarkeit und Materialökonomie. Wenn Elektroschrottmengen weiter wachsen und Rückgewinnungshandelsketten strenger werden, gewinnen Verfahren, die mit günstigeren Rohstoffen starten und auf weniger problematische Chemikalien setzen, schneller an Relevanz. Der ETH-Ansatz liefert dafür ein konkretes technisches Belegstück – mit 450 Milligramm Gold aus 20 Mainboards als sichtbarer Proof Point. Ob sich daraus in den kommenden Jahren eine echte Engineering-Option für Recyclingbetriebe entwickelt, entscheidet sich an der Überführung vom Laborsetup in Anlagenkonzepte mit definierten Durchsatzraten, standardisierten Vorbehandlungsstufen und reproduzierbarer Materialleistung. Bis dahin bleibt das Ergebnis vor allem eines: ein sehr konkreter Hinweis darauf, dass Lebensmittelchemie künftig auch in der Werkstoff- und Entsorgungstechnologie eine Rolle spielen kann.
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