Innovatives Verfahren zur CO2-freien Nickelgewinnung entwickelt

MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Ein bedeutender Fortschritt in der Nickelproduktion könnte die Industrie revolutionieren. Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Nachhaltige Materialien haben ein Verfahren entwickelt, das die CO2-Emissionen bei der Nickelgewinnung drastisch reduziert.

Die Nachfrage nach Nickel, einem unverzichtbaren Rohstoff für Batterien, Magnete und Edelstahl, wächst weltweit rasant. Prognosen zufolge wird sich der Bedarf bis 2040 verdoppeln. Gleichzeitig stellt die konventionelle Nickelproduktion eine erhebliche Umweltbelastung dar, da sie rund 20 Tonnen CO2 pro Tonne Nickel emittiert. Ein Team von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien in Düsseldorf hat nun ein Verfahren entwickelt, das diese Problematik adressiert.

Das neue Verfahren nutzt Wasserstoffplasma zur Reduktion von minderwertigen Nickelerzen in einem einzigen Lichtbogenofen. Dieser Prozess ist nicht nur CO2-frei, sondern auch energieeffizient. Die Ergebnisse der Forscher wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. Der Doktorand Ubaid Manzoor, Erstautor der Studie, betont, dass die Methode die Umweltbelastung signifikant senken kann, indem sie die CO2-Emissionen um bis zu 84% reduziert.

Ein wesentlicher Vorteil des Verfahrens ist die Möglichkeit, minderwertige Erze zu nutzen, die etwa 60% der weltweiten Nickelvorkommen ausmachen. Herkömmliche Verfahren sind auf hochwertige Erze angewiesen und erfordern mehrere energieintensive Schritte. Das neue Verfahren hingegen ermöglicht die Gewinnung von Ferronickel in einem einzigen Prozessschritt, was die Effizienz erheblich steigert.

Professor Isnaldi Souza Filho, Gruppenleiter am MPI-SusMat und korrespondierender Autor der Studie, erklärt, dass die Kontrolle der Thermodynamik im Lichtbogenofen entscheidend ist. Dadurch wird die komplexe Kristallstruktur der Minerale in einfachere Ionenformen überführt, ohne dass Katalysatoren benötigt werden. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für die industrielle Anwendung.

Die industrielle Skalierung des Verfahrens ist der nächste Schritt. Hierbei müssen bewährte Methoden wie Lichtbögen mit hohen Strömen und elektromagnetische Rührsysteme eingesetzt werden, um eine kontinuierliche Reaktion zu gewährleisten. Diese Technologien sind in der Industrie bereits etabliert, was die Integration in bestehende Produktionsanlagen erleichtert.

Das Verfahren bietet nicht nur ökologische Vorteile, sondern auch wirtschaftliche. Das gewonnene Ferronickel kann direkt in der Edelstahlproduktion verwendet werden oder nach weiterer Aufbereitung für Batteriematerialien und Hochleistungsmagnete. Auch die beim Reduktionsprozess entstehende Schlacke kann weiterverwendet werden, etwa für Zement oder Ziegel in der Bauindustrie.

Die Forschung wurde durch einen ERC Advanced Grant des Europäischen Forschungsrats finanziert. Die Wissenschaftler hoffen, dass ihr Verfahren einen wichtigen Beitrag zur umweltfreundlicheren Elektrifizierung des Verkehrssektors leisten wird. Zudem könnte es auf andere Metalle wie Kobalt übertragen werden, das ebenfalls eine zentrale Rolle in der Elektromobilität und Energiespeicherung spielt.

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