Kupfer steckt im Smartphone, im Elektroauto, in der Heizungsanlage. Doch die Minen werden leerer, die Erze ärmer. Viele leicht zugängliche Erzlagerstätten sind bereits erschlossen, und neue Vorkommen enthalten oft geringere Metallkonzentrationen. Woher soll das Metall der Zukunft kommen? Forschende am Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) in Dresden haben darauf eine überraschende Antwort: aus dem Abfall – und mit Hilfe von Bakterien.
Die Idee klingt ungewöhnlich, funktioniert aber. Bestimmte Mikroorganismen können Metalle wie Kupfer, Indium oder Vanadium aus Erzen und Industrieabfällen herauslösen. Diesen Vorgang nennt man Biolaugung. Die Bakterien fressen sich dabei durch sogenannte Metallsulfide, Verbindungen, in denen Metalle chemisch gebunden sind. Das Verfahren gilt als besonders umweltfreundlich, weil es ohne giftige Chemikalien und klimaschädliche Emissionen auskommt und deutlich weniger Energie braucht als herkömmliche Schmelzverfahren.
Bakterien als Bergarbeiter
Das Dresdner Fraunhofer FEP hat diese Methode nun entscheidend verbessert. Die Forschenden koppeln einen Bioreaktor, einen Behälter, in dem die Bakterien leben und arbeiten, mit einer Quelle für niederenergetische Elektronen. Elektronen sind winzige, negativ geladene Teilchen. In gebündelter Form als Strahl können sie gezielt auf Flüssigkeiten und Organismen einwirken. Bei ersten Versuchen steigerte die Bestrahlung die Kupferausbeute um zehn Prozent, ohne dass die Bakterien Schaden nahmen.
"Wir nutzen winzig kleine Lebewesen als Bergarbeiter und geben ihnen mit Elektronenstrahlung einen Extra-Schub", beschreibt Forschungsleiterin Prof. Dr. Simone Schopf das Prinzip. "Damit holen wir wertvolle Metalle aus Material zurück, das bisher als Abfall galt – das ist gelebte Kreislaufwirtschaft."Kreislaufwirtschaft bedeutet: Rohstoffe werden nicht einfach verbraucht und weggeworfen, sondern immer wieder neu genutzt. Die Technologie und kann die Rückgewinnung wertvoller Metalle wirtschaftlicher machen.
Beitrag für den Umweltschutz
Die Hybridanlage ist seit Kurzem in Betrieb. Sie lässt sich flexibel einsetzen, braucht wenig Platz und ist skalierbar, kann also für größere Mengen ausgebaut werden. "Die Kombination aus Elektronenstrahl und Bioreaktor eröffnet völlig neue Möglichkeiten, biotechnologische Prozesse gezielt zu steuern und deren Effizienz zu steigern", ergänzt die Wissenschaftlerin." Das sei ein wichtiger Beitrag für die Rohstoffsicherung und den Umweltschutz.
Neben der Metallgewinnung könnte die Technologie künftig auch bei der Abwasserbehandlung oder der Herstellung biologisch abbaubarer Kunststoffe eingesetzt werden. Das Fraunhofer FEP sucht bereits Partner aus Industrie und Forschung, um die Anlage gemeinsam weiterzuentwickeln.
