Den Metallen auf den Grund gehen

Nichteisenmetalle – die Basis für unser modernes Leben. Ohne sie gäbe es keine Autos, keine Handys, keine Raumstationen, keine Flugzeuge und keine Münzen. Doch so wichtig sie sind, so komplex ist auch ihre Wiederverwertung, ihr Recycling. Univ.-Prof. Dipl.-Ing.Dr.mont. Helmut Antrekowitsch, Leiter der Nichteisenmetallurgie der Montanuniversität Leoben, stellte in seinem Vortrag am 7.11.2011 an der TU Wien sein Institut vor und sprach über Forschungsschwerpunkte, internationale Erfolge, das Zukunftspotential von Sekundärmetallen und über spezielle, gut zu recyclierende Legierungen. Ein Einblick in die vielfältige Arbeit des Instituts.

Warum der Schrottberg teilweise den Erzberg ersetzen kann?

Die Montanuniversität Leoben ist österreichweit die einzige universitäre Forschungseinrichtung auf dem Gebiet der Nichteisenmetallurgie. Ihren Fokus legt sie dabei auf Aluminium, Kupfer, Edel- und Technologiemetalle sowie Zink. Geforscht wird im Bereich von Nichteisenmetallen als Sekundärrohstoff. Doch das war nicht immer so. Denn gegründet wurde die „Montanistische“ als Ausbildungsstätte für den Bergbau. Die Metallurgen – die laut Professor Antrekowitsch manchmal konservativer als der Papst sein können – davon zu überzeugen, Recycling in den Mittelpunkt zu stellen war nicht leicht. Die Gewinnung von Metallen aus Schrotten und anderen Sekundärstoffen (Schlacken, Stäuben, Schlämmen usw.) wird zukünftig in den Industriestaaten einen wesentlichen Teil des hohen Metallbedarfs abdecken müssen.

Im Dienste der Rohstoffrückgewinnung

Beeindruckend ist auch die Bandbreite der Forschungsthemen. Denn diese reichen von der Charakterisierung eines Stoffes mit den unterschiedlichsten Methoden, wie der Phasenanalyse, über den Bau geeigneter Gerätschaften, um ein Experiment überhaupt erst durchzuführen zu können, Massen- und Energiebilanzen bis hin zur Erstellung empirischer Modelle. Kein Molekül und kein Atom bleibt im Institut auf dem anderen – und alles im Dienste der Rohstoffrückgewinnung.

Zur Seite stehen Helmut Antrekowitsch derzeit etwa 30 Mitarbeiter. Gemeinsam mit den Studenten der Montanuniversität suchen sie nach neuen Technologien, die die energetische, ökologische und betriebswirtschaftliche Optimierung von Prozessen in der Industrie garantieren können.

Zufriedenstellende Lösungen

Anhand einiger Beispiele konnte Helmut Antrekowitsch, auch einem nicht montanistisch ausgebildetetem Publikum die Komplexität des Recyclings von Metallen näher bringen. Es gilt Lösungen zu finden, die sowohl unserem Wunsch nach Bequemlichkeit gerecht werden, als auch die EU-Gesetzgebung berücksichtigen und die ökonomischen und ökologischen Rahmenbedingungen der Betriebe nicht vernachlässigen.

Wir erwarten heute selbstverständlich, dass unser Auto nicht mehr rostet. Das ist möglich, indem man den zur Automobilherstellung verwendeten Stahl mit einer feinen Zinkschicht überzieht. So macht man die Karosserie resistent gegen Korrosion. Was aber hat das für das Recycling von Stahl zur Folge?>p>

Bei der Erzeugung von Stahl fallen pro Tonne zirka 20-25 kg Staub an. Das hört sich im ersten Moment nicht erschreckend an. Bei einer Weltproduktion von 1,3 Milliarden Tonnen jährlich entstehen so jedoch 30 Millionen Tonnen Stäube. Diese Stäube haben durch den Einsatz von verzinktem Sekundärmaterial teilweise einen Zinkgehalt von 20-30%. Die Stäube werden weltweit derzeit noch zu einem großen Prozentsatz deponiert, wobei Europa diesbezüglich einen hohen Verwertungsanteil aufweist. Das ist weitaus billiger, als sie aufzuarbeiten. Die Technologie dafür, ist aber bereits existent. Zum Vergleich: Erze werden mit 4% Zinkgehalt als Topqualität gehandelt! Die Aufgabe der Metallurgen lautet also neue Verfahren zu entwickeln, die das Recycling einfacher machen und somit dem Deponieren entgegenwirken.

Erfolge in der Forschung

Vor einigen Jahren wurde durch eine EU-Richtlinie der Einsatz von Blei als Legierungsbestandteil verboten. Bis dahin wurde den Automatenlegierungen – Metalle die durch hoch automatisierte Maschinen bearbeitet werden – Blei in kleinen Mengen beigemengt. Da sich Blei nicht bindet, liegen kleine Bleitröpfchen im Werkstoff vor, welche beim Zerspanen zum Bruch des Spanes führen. Machte man das nicht, entstanden lange „Spänelocken“, die sich verhedderten und so zum Stillstand der Maschine führen könnten. Was also als Ersatz für das Blei verwenden?

Im Rahmen von Forschungsarbeiten am Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie ist es gelungen, eine gut zerspanbare Aluminiumlegierung durch gezielte Beimengung von Zinn zu entwickeln, wo es gleichzeitig zu keiner Beeinträchtigung der anderen Gebrauchseigenschaften wie Festigkeit, Dehnung, Beschichtbarkeit, Schweißbarkeit usw. kommt.

Zukunft „passive Recyclingfähigkeit“

Die Zukunft gehört ganz sicher der passiven Recyclingfähigkeit. Das bedeutet, dass bereits beim Design die Art der Wiederverwertung, die Technik und auch die Sammellogistik bekannt sein und berücksichtigt werden muss.
In der Automobilindustrie war die Berücksichtigung des Recyclings bei der Konstruktion vor zirka zehn Jahren noch überhaupt kein ThemaHeute ist die Recyclingfähigkeit in EU-Richtlinien niedergeschrieben und wird durch strenge Kontrollen überwacht. Damit sind auch die Weichen gestellt, dass bestehende Recyclingprozesse schon bei der Entstehung von Metallprodukten und beim Design berücksichtigt werden.

Fragen über Fragen

Wie kann man Verfahrenstechnologien kombinieren, um geringere Reststoffe zu generieren? Wie können deponierte Materialien weiterverarbeitet werden? Wie können bestehende Prozesse optimiert werden? Die Antworten auf all diese Fragen werden im Labor der Montanuniversität gesucht – und auch gefunden.

Dies ist nur im ständigen Austausch und in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft möglich. Das hat Tradition an der Montanuniversität. Dieser folgend hat auch das Institut für Nichteisenmetallurgie in der Industrie weltweit eine Reihe von Partnern, wie die voestalpine, RHI, Aurubis, AMAG, Magna, Saubermacher, Treibacher Industrie AG, Plansee AG,Befesa Zink usw.

Die Forschungstätigkeit der Montanuniversität Leoben zeigt, dass es viele Möglichkeiten gibt, durch Recycling Nachhaltigkeit zu erreichen. Die Größe eines Landes spielt dabei keine Rolle, wohl aber das Engagement einzelner Personen.

Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. mont. Helmut Antrekowitsch
Lehrstuhl für Nichteisenmetallurgie
Montanuniversität Leoben
Franz Josef Str 18, A-8700 Leoben, Austria
Tel.: +43-(0)3842-402-5200 Fax: +43-(0)3842-402-5202
Mobil.: +43-(0)664-1145539
E-Mail: helmut.antrekowitsch@unileoben.ac.at
www.nichteisenmetallurgie.at

Bildquelle: Shutterstock

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