Tendai V. Nyangadzayi

Thema: COMET-Project: CO2 Neutral Zero Waste Solution for Zinc Recycling- Green Zinc

Zink ist eines der wichtigsten Metalle der menschlichen Gesellschaft. Insbesondere seine Anwendung als Korrosionsschutz für Stahl macht es zu einem allgegenwärtigen Element im täglichen Leben mit einer steigenden Nachfrage in der Zukunft. Neben dem Korrosionsschutz finden sich weitere wichtige Anwendungen von Zink in der Gummi-, Keramik- und Düngemittelindustrie sowie in verschiedenen Gussprodukten, pharmazeutischen Erzeugnissen und Nahrungsergänzungsmitteln.

Der europäische Zinkbedarf liegt bei 2,4 bis 2,7 Millionen Tonnen pro Jahr. Leider verfügt Europa nur über geringe primäre Zinkressourcen. Nur ein kleiner Teil von etwa 27 % kann durch europäische Minen gedeckt werden. Dadurch ist die Abhängigkeit von Importen aus Asien und Südamerika sehr hoch. Zudem weisen Zinkkonzentrate stark abnehmende Zinkgehalte bei gleichzeitig steigender Eisenkontamination auf. Diese Verunreinigung führt zu Problemen, da große Mengen schwer entsorgbarer Rückstände anfallen.

Ein möglicher Ausweg aus dieser Situation ist die Nutzung von Zink aus End-of-Life-Produkten. Dennoch trägt das Wiedereinschmelzen solcher Schrotte nur etwa 6 % bei. Aufgrund seiner flüchtigen Eigenschaften findet sich Zink jedoch häufig als Oxid im Staub von Stahlrecyclinganlagen. Darüber hinaus enthalten Schlacken aus der Bleiindustrie ebenfalls interessante Mengen an Zink. Solche Nebenprodukte könnten wesentlich mehr zum europäischen Bedarf beitragen. Berücksichtigt man den hochzinkhaltigen Staub aus der Stahlindustrie und die Schlacken aus der Bleiindustrie, könnten etwa 20 % des Bedarfs problemlos gedeckt werden. Leider weisen die derzeitigen Technologien wesentliche Nachteile auf, die zu einem großen Hindernis für zukünftige Metallrückgewinnungsbemühungen werden, wie zum Beispiel:

1. Es wird nur Zink zurückgewonnen, obwohl weitere Metalle wie Eisen und Blei vorhanden sind.
2. Es entstehen große Mengen neuer Rückstände, bis zu 80 % des Eingangsmaterials.
3. Die aktuell angewandten Verfahren basieren auf der Reduktion mit fossilen Kohlenstoffträgern, was zu einem erheblichen CO2-Fußabdruck führt.

Eine Option, das Problem der CO2-Emissionen zu überwinden, ist die Nutzung von Wasserstoff. Momentan ist Wasserstoff jedoch noch recht teuer, und es stehen keine Technologien zur Verfügung, die dessen Einsatz ermöglichen. Eine Alternative ist der Einsatz von Bio-Koks, der in vielerlei Hinsicht ein ähnliches Verhalten wie die derzeit verwendeten fossilen Kohlenstoffträger zeigt und eine Anwendung in bestehenden Recyclingtechnologien ermöglichen würde. Der Einfluss auf den Prozess, der durch die viel höhere Reaktivität und unterschiedliche Verunreinigungen entsteht, muss untersucht werden. Ebenso muss definiert werden, ob und wie bestehende Behandlungsverfahren optimiert werden müssen. Mit diesem Ansatz sollte die Prozessoptimierung darauf abzielen, eine Schlackenaufbereitung zu ermöglichen, die eine Nutzung in der Bau- und Bauindustrie erlaubt und so ein Zero-Waste-Konzept erreicht.

Angesichts des aktuellen Stands der Technik werden für beide Ziele – CO2-Neutralität und Zero-Waste – kurzfristige bis mittelfristige sowie langfristige Lösungen in diesem Projekt untersucht. Auf Basis langjähriger Erfahrung in Forschung und Entwicklung im Bereich des Zinkrecyclings werden mögliche Lösungen definiert, modelliert und im Labor- und Pilotmaßstab getestet. Diskussionen mit relevanten Industriezweigen, die Teil des Konsortiums sind, sollen die Anwendbarkeit der entwickelten Konzepte gewährleisten und die Grundlage für den Pilotmaßstab bilden.