Mit Bakterien wertvolle Metalle aus den Rückständen von Müllverbrennung gewinnen
Das natürliche Vorkommen von Metallen wie Kupfer ist begrenzt, während der Verbrauch jedoch stetig steigt und aufgrund globaler Ereignisse Lieferengpässe drohen. Gleichzeitig bleiben bei der Müllverbrennung – der gängigsten Methode zur Abfallbehandlung in Österreich – wertvolle Metalle als bisher ungenutzte Sekundärrohstoffe in der Asche und Schlacke übrig. Pro Tonne verbranntem Restmüll entstehen rund 25% Reststoffe wie Aschen und Schlacke. Die darin in durchaus hohen Konzentrationen enthaltenen Metalle wie Kupfer, Zink und Nickel gehen dadurch verloren. Nicht nur das, aufgrund der hohen Schwermetallkonzentrationen müssen diese Stoffe gesondert entsorgt werden und finden derzeit keine weitere Verwendung.
Mit „Wissenschaft Zukunft Preis 2022“ ausgezeichnet
Klemens Kremser, Postdoctoral Researcher am Institut für Umweltbiotechnologie der BOKU hat im Rahmen seiner Dissertation „Urban mining – Potential bioleaching applications for metal recovery from low grade artificial ores“ eine Methode entwickelt, bei dem extrem acidophile (= säureresistente) Bakterien in biologischer Laugung Metalle lösen, um sie so aus den Abfallstoffen abzutrennen. Dadurch werden die enthaltenen Metalle vor der Entsorgung gerettet und können in einen Stoffkreislauf zurückgeführt werden. Darüber hinaus wird die Schwermetallkonzentrationen in den Aschen und Schlacken aus der Müllverbrennung durch die Bakterien so weit reduziert, dass die Stoffe nicht mehr deponiert, sondern zum Beispiel im Straßen- oder Deponiebau verwendet werden könnten. Kremser wurde für seine Dissertation vor kurzem mit dem „Wissenschaft Zukunft Preis“ der Gesellschaft für Forschungsförderung Niederösterreich ausgezeichnet.
„Die biologische Laugung mit Hilfe von Bakterien bietet eine kostengünstige, umweltfreundliche und effektive Alternative zu konventionellen Methoden. Dadurch können ökonomisch wichtige Metalle als sekundäre Rohstoffe aus Reststoffen wie Aschen und Schlacken gewonnen und Stoffkreisläufe geschlossen werden“, erklärt Kremser. Konventionelle Methoden zur Metallgewinnung sind mit hohem Energieeinsatz oder der Verwendung von umweltschädlichen Chemikalien wie Cyanid oder konzentrierten Säuren verbunden.
Teils höhere Konzentration als im Abbau natürlicher Vorkommen
Kremser untersuchte Aschen und Schlacken unterschiedlicher Industrien wie Müllverbrennungsanlagen in Österreich und Tschechien, sowie der Stahlindustrie in Österreich. Dabei hat sich herausgestellt, dass vor allem in den Reststoffen der Müllverbrennung hohe Konzentrationen an Metallen wie Eisen, Kupfer, Zink, Nickel, Chrom und Mangan enthalten sind. Im Fall von Kupfer und Zink, waren die gefundenen Konzentrationen zum Teil sogar höher als in natürlich vorkommenden Mineralien und erschlossenen Minen, was die Bedeutung dieser Abfallstoffe als sekundäre Rohstoffquellen unterstreicht.
Die biologische Laugung dieser Reststoffe mit Hilfe unterschiedlicher Bakterien hat gezeigt, dass eine Kombination der untersuchten Bakterien effektiver in der Extraktion von Metallen ist als die Verwendung von Reinkulturen. Metalle wie Kupfer, Zink, Mangan und Nickel konnten bis zu 100% biologisch gelaugt und dadurch rückgewonnen werden. Zukünftig eröffnet die durchgeführte Forschung weitere Möglichkeiten zur Untersuchung der biologischen Laugung von Aschen und Schlacken im größeren Maßstab. Hierzu bieten sich die Betreiber von Müllverbrennungsanlagen an, da an diesen Standorten der nötige Platz, eine einfache und wirtschaftliche Temperierung der Prozesse über die Prozessabluft und kurze Transportwege viele Vorteile mit sich bringen. Eine Implementierung der biologischen Laugung zur Behandlung der dort anfallenden Abfallstoffe wäre somit auch aus wirtschaftlicher Sicht vernünftig.
Die Forschung wurde im Rahmen des Interreg Projektes ATCZ183 „Innovative Recyclingstrategien für Aschen und Schlacken – IRAS“ am Institut für Umweltbiotechnologie der Universität für Bodenkultur Wien durchgeführt.