Forschung

Seltene Erden (REE) werden in der Regel nur in geringen Mengen benötigt, sind aber für die Herstellung einer breiten Palette von technologisch fortschrittlichen Produkten für elektronische, optische und magnetische Anwendungen unerlässlich. Derzeit wird der Markt hauptsächlich mit neuen Seltenen Erden versorgt. Derzeit gibt es keine nennenswerten Recyclingmethoden, die die ständig steigende Nachfrage nach diesen Elementen decken könnten. Ziel von REEaLIGN ist es daher, ein neuartiges Recyclingverfahren zu entwickeln, das Biolaugung, Biosorption und Bioakkumulation kombiniert und eine nachhaltige, umweltfreundliche Rückgewinnung von Seltenen Erden aus Elektronikabfällen ermöglicht. Dieser dreistufige Biolaugungs-, Biosorptions- und Bioakkumulationsprozess besteht aus der anfänglichen Biolaugung unter Verwendung von Metalle extrahierenden Mikroorganismen, um den Metallextrakt einschließlich der Seltenen Erden herzustellen, der in einem Batch-Prozess einem Hydrogel auf Ligninbasis zugesetzt wird, in dem Metalle wie Eisen, Kupfer, Aluminium usw. adsorbiert werden. adsorbiert werden, was zu einem Metallextrakt führt, der sich für die Bioakkumulation eignet, bei der die REEs in E-Coli zu deren Rückgewinnung akkumuliert werden. Biolaugung, Bioakkumulation und Biosorption sind hochmoderne Methoden, die nicht nur das Potenzial haben, Umweltprobleme wie die Erschöpfung der natürlichen Ressourcen zu lösen. Sie sind auch effizient, wirtschaftlich machbar und nachhaltig. Die Gesamtkombination von Lignin-Hydrogelen als Vorbehandlung zur Bioakkumulation für die Rückgewinnung von Seltenen Erden in diesem Projekt ist so konzipiert, dass weder toxische oder schädliche Ausgangsmaterialien benötigt werden noch toxische, schädliche oder problematische Abfälle am Ende des Recyclingprozesses anfallen.

Antragssteller sind die Universität für Bodenkultur Wien, der Kompost und Biogas Verband Österreich, sowie die Forschungseinrichtung AEE Intec. Das Konsortium beabsichtigt, an der IEA Bioenergy Task 37 „Energy aus Biogas“ Tätigkeitsperiode 2025 – 2027 teilzunehmen. Dadurch sollen im Rahmen eines Netzwerkes internationaler Experten Schlüsselfragen für die Umsetzung und Verbreitung der Biogasgewinnung aus Nebenprodukten und Abfällen akkordiert und entsprechend aufbereitete Informationen an die betroffenen österreichischen Anwender, Firmen, Planer, Behörden, Verbände, Fachinstitutionen etc. in Form von Informationsbroschüren, Success stories, technischen Studien, Internet Websites sowie Workshops und Tagungen verbreitet werden. Im kommenden Triennium liegt der Schwerpunkt auf den folgenden Themen: Zusatznutzen von Biogas neben der Energiebereitstellung, der Nutzung von Gärrest und den entsprechenden internationalen Rahmenbedingungen, der Überwachung mikrobieller Kulturen in Biogasanlagen, der Wirtschaftlichkeit von Biogasanlagen und Treibhausgasminderungskosten. Im Task 37 werden die Themen von unterschiedlichen regionalen und nationalen Blickpunkten beleuchtet und diskutiert. Eine Besonderheit in diesem Triennium ist, dass Dr. Bernhard Drosg von der Universität für Bodenkultur als internationaler Taskleiter für die kommende Periode gewählt wurde, und somit neben der österreichischen Konsortialleitung auch die Leitung des gesamten Tasks übernehmen wird.

Ein gesunder Boden mit ausreichendem Wasserhaushalt bildet die Grundlage unserer Ernährung und ist ein wichtiger Bestandteil unserer Wirtschaft. Ausgelaugte Böden, anhaltender Klimastress und Naturkatastrophen erfordern wirksame Gegenmaßnahmen. Im Rahmen der Bodengesundheit, Kreislaufwirtschaft und des EU-Green Deals stellt die Schafwolle eine hochwertige, bisher vernachlässigte Ressource zur Bodenverbesserung dar. In der Europäischen Union wurde 2018 eine Population von etwa 84 Millionen Schafen ermittelt. Als Nebenprodukt werden rund 200.000 Tonnen Schafwolle (1,5-3 kg pro Schaf pro Jahr) gewonnen. Da es bisher an Absatzmärkten für diese Rohwolle mangelt, wird diese hauptsächlich verbrannt oder auf Mülldeponien entsorgt und somit das Klimaproblem befeuert. Seit einigen Jahren aber findet die wertvolle Ressource wieder teilweise Verwendung, indem diese zu Pellets gepresst wird und damit als Dünger mit vielen Vorteilen eingesetzt werden kann. Neben den wertvollen Inhaltsstoffen wie 50% Kohlenstoff, 15% Stickstoff, 5% Schwefel und weiteren Spurenelementen enthält ungereinigte Schafwolle ein Mikrobiom, das Biostimulatoren umfasst, dass das Pflanzenwachstum fördert und Nährstoffe verfügbar macht. Durch Boden- und Schafwollmikroorganismen kann darüber hinaus die Biodiversität verbessert werden. Dabei basiert die Anwendung von Schafwollpellets als Dünger auf dem Upcycling von nachwachsenden Rohstoffen. Studien haben gezeigt, dass die Schafwolle den Ertrag im Gemüseanbau signifikant steigert sowie die Bodengesundheit und -beschaffenheit verbessert. Es bedarf jedoch noch der Entwicklung geeigneter Konzepte und Aufbereitungsverfahren sowie wissenschaftlicher Expertisen, um die ökologische und agronomische Nutzung dieses Düngers zukünftig voll auszuschöpfen. Die Verwendung von Schafwollpellets in der Kombination mit Biopolymeren (SAP) zur Wasserspeicherung und gezielten Nährstoffabgabe stellt eine neuartige und innovative Lösung dar. Biologisch abbaubare Polymere bieten eine Reihe von Eigenschaften, die eine gezielte Nährstofffreisetzung unterstützen und die Wasserspeicherkapazität drastisch erhöhen können. Durch den Einsatz von Biopolymeren kann die Wasseraufnahmefähigkeit von Schafwolle enorm gesteigert werden. Diese intelligenten Systeme bioaktiver Düngemittel auf Basis natürlicher Rohstoffe bieten eine revolutionäre Möglichkeit, nachhaltige Bodengesundheit und Bodenbewirtschaftung zu fördern. In der Kombination mit Biopolymeren und Schafwolle, werden mit Hilfe bereits bestehender Technologien stoffliche Verbindung geschaffen, die den strukturellen Eigenschaften für eine gezielte Nährstofffreisetzung sowie Wasserspeicherung und Abgabe im Sinne einer nachhaltigen Bodenbewirtschaftung entsprechen. Im Rahmen dieses Projektes arbeiten zwei Firmenpartner – Ecolets und Green Legancy – mit wissenschaftlichen Institutionen – BOKU und TU Graz – zusammen. Ziel ist es zu demonstrieren, wie aus der Kombination von Schafwolle und Biopolymeren ein hochwertiger Bodenverbesserer entsteht, der in Einklang mit dem Boden- und Pflanzenmikrobiom eine innovative Lösung für die nachhaltige Landwirtschaft bietet; hier trifft Erfahrung und Tradition auf Hi-Tech. Dieses Konsortium ermöglicht eine umfassende wissenschaftliche Begleitung im Entwicklungsprozess sowie einen praxisnahen Wissensaustausch in den verschiedenen Erstanwendungen, bis hin zu den erforderlichen Expertisen vor der Marktreife.