Ohne die Metalle der Seltenen Erden fließt kein Strom. Moderne Elektronik wäre undenkbar. Doch Terbium, Cer, Europium und andere Seltene Erden kommen fast ausschließlich aus China. In Zeiten von Handelskriegen ein wenig beunruhigend.


In jedem Industrieland gibt es Seltene Erden. Sie sind allerdings nicht frei verfügbar. In winzigen Spuren stecken sie in Smartphones, Laptops, Magneten, Leuchtstoffröhren und Energiesparlampen. Sie zurückzugewinnen, wenn sie nach dem Ende ihrer Lebensdauer auf dem Wertstoffhof landen, ist bisher nahezu unmöglich.

Dr. Franziska Lederer leitet seit Anfang Oktober 2018 die Nachwuchsgruppe „BioKollekt“ am HZDR; © André Wirsig/HZDR

Energiesparlampen als Rohstoffquelle


Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) wollen das ändern. Sie entwickeln eine Art Bioangeln, mit denen sie die wertvollen Atome und Moleküle aus ihrer Umgebung herausfischen, aus dem Leuchtpulver beispielsweise, mit dem das Innere von Glasröhren und Kolben von Leuchtstoffröhren und Energiesparlampe beschichtet ist. „Allein 25.000 Tonnen Leuchtpulver dürften in der Europäischen Union bis zum Jahr 2020 gesammelt werden“, glaubt die Biologin Franziska Lederer vom HZDR, die die Gruppe der Bioangler leitet.

Seltene Erden verfangen sich in Mikrotaschen

Vorbild für die Angeln sind Bakteriophagen, das sind Viren, die sich in Bakterien einnisten, ihren Wirtszellen. Die Hüllen der Mikroorganismen besteht aus 4000 Proteinen. Die Forscher hefteten daran mit molekularbiologischen Methoden kurze Protein-Bruchstücke. Diese Peptide gibt es in nahezu unzähligen Formen. Sie bilden winzige Taschen, in denen sich Atome oder Moleküle verfangen, die die passende Größe haben. Wäscht man die Mikroorganismen nach der Angeltour ab, lassen sich die Bakteriophagen abtrennen, die beispielsweise Terbium enthalten.

Nach mehreren Auswahlschritten können die Biologen die Peptide identifizieren, die die besten Terbium-Angler sind. Sie analysieren den Teil des Erbguts, der für die Formung der Taschen zuständig sind. Das ist gewissermaßen die Bauanleitung, die jetzt dazu dient, Peptide zu synthetisieren, die perfekte Terbium-Fänger sind.

Mit Magneten auf Wertstofffang

An diesen Peptiden befestigen die Biologen winzige Spuren von magnetisierbarem Material. Sie landen jetzt in einer Flüssigkeit, die Leuchtpulver enthält. Nach einer Weile befinden sich die Terbium-Moleküle in den Peptid-Taschen. Mit einem Magneten ziehen die Forscher sie aus der Brühe heraus. Jetzt müssen sie das Terbium nur noch von den Peptiden trennen.

Mit der gleichen Technik, nur anders geformten Peptiden, können alle möglichen Wertstoffe geangelt werden, bei deren Gewinnung metallurgische Verfahren versagen. Selbst Kunststoffe lassen sich möglicherweise auf diese Art sortenrein wiedergewinnen. „Unser Ziel ist es, mit unserer innovativen Technologieplattform das Recycling erheblich zu verbessern“, so Lederer.

via Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf

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