DECHEMAX Initiative für Chemische Technik und Biotechnologie

Ist das Gold – oder kann das weg? Das Handy als Rohstoffquelle

Ist das Gold – oder kann das weg? Das Handy als Rohstoffquelle

elektroschrott 
Quelle: pixabay

In Deutschlands Schubladen schlummert ein Vermögen! Zumindest theoretisch. Denn bei fast jeder/m von uns liegt dort statistisch mindestens ein ausrangiertes Handy – und damit auch ein kleiner Goldschatz. Ein Gramm Gold kostete Mitte August 2021 auf dem Weltmarkt fast 50 Euro. Und in einer Million Smartphones stecken etwa 30 bis35 kg Gold (bei den älteren Tasten-Handys ist der Goldgehalt etwas geringer).
Dabei ist Gold bei Weitem nicht das Einzige im Handy, was wertvoll ist. Mehr als 50 Elemente, die recycelt werden könnten, stecken darin.
Zugegeben: nicht alles, was im Handy verbaut ist, kann man auch wieder wirtschaftlich herausholen. Aber Rohstoffe werden knapper und teurer und somit das Recycling interessanter. Bevor ein ausgedientes Handy im Abfall landet, sollte man also auch darüber nachdenken, wie man die wertvollen Rohstoffe durch eine fachgerechte Entsorgung zumindest teilweise zurückgewinnen kann.

Frage (Klassenstufen 7-10, E und Q)

Die verschiedenen Rohstoffe geraten nicht zufällig in das Handy, sondern sie erfüllen dort aufgrund ihrer Eigenschaften einen Zweck. Im Folgenden sind für einigen der chemischen Elemente im Handy die Anwendungsbereiche und Eigenschaften beschrieben.

Ordnet die Elemente und die hauptsächliche Verwendung einander zu.

Elemente:
Aluminium, Lithium, Kupfer, Zinn

Dieses Element lässt sich häufig in Kontakten und Drähten vieler Elektronikbauteile finden. Der Grund dafür ist seine gute Leitfähigkeit. Im Handy macht es rund 15 % des Gewichts aus.

Aluminium
Lithium
Kupfer
Zinn

Lösung:

Kupfer leitet den Strom sehr gut und wird deshalb, nicht nur in Handys, in vielen Elektronikteilen eingesetzt. Kupferdraht kennt ihr sicher.

Dieses Element ist z. B. in den Lötbahnen auf den Platinen zu finden. Zum Löten eignet er sich unter anderem wegen seines geringen Schmelzpunktes.

Aluminium
Lithium
Kupfer
Zinn

Lösung:

Zinn. „Lötzinn“ ist euch vielleicht ein Begriff. Früher wurde mit Legierungen aus (hauptsächlich) Zinn und Blei gelötet, heute darf Blei nicht mehr eingesetzt werden.

Dieses Element ist im Akku enthalten (und taucht auch im Namen dieses speziellen Akkus auf).

Aluminium
Lithium
Kupfer
Zinn

Lösung:

Lithium. Fast alle mobilen Geräte verwenden heutzutage den Lithium-Ionen-Akku. Lithium wird verwendet, weil das Li-Ion besonders klein ist, was für die Funktionsweise des Akkus wichtig ist. Eine Beschreibung, wie der Akku funktioniert, findet ihr z.B. hier

Dieses Element ist recht leicht und deshalb häufig im Gehäuse zu finden. Wer mag schon ein schweres Handy mit sich rumschleppen?

Aluminium
Lithium
Kupfer
Zinn

Lösung:

Hier ist das oft auch als Leichtmetall bezeichnete Aluminium gemeint.

Frage (Klassenstufen 8-10, E und Q)

Im Folgenden findet ihr einige Aussagen über Elemente im Handy.
Kreuzt die beiden richtigen an.

A) Alte Handys enthalten noch Blei. Deshalb kann es bei häufigem Telefonieren zu Bleivergiftungen kommen.
B) Silber weist von allen Metallen die höchste Leitfähigkeit auf. Sein wirtschaftlicher Einsatz ist allerdings durch den hohen Marktpreis begrenzt.
C) Für das Recycling werden Handys schockgefrostet. So zerfällt die Platine in Einzelteile und die Rohstoffe können wieder entnommen werden.
D) Auch Palladium findet sich im Handy. Hauptsächlich kommt es aber in der Automobilindustrie zum Einsatz. Es wird in Abgaskatalysatoren verwendet, weil es chemische Reaktionen beschleunigen kann.

Lösung:

Richtig sind die Aussagen 2 und 4. Eine Bleivergiftung ist selbst bei bleihaltigen Altgeräten nicht möglich, solange man nur damit telefoniert. Wenn ihr das Handy essen wollt, könnte das vielleicht etwas anders aussehen.
Zu 3: Oh – wäre das schön, wenn es so einfach wäre! Leider muss man schon wesentlich mehr Anstrengungen unternehmen, bis man die eingesetzten Rohstoffe aus einem Altgerät wieder verwenden kann.

Frage (Klassenstufen 9-10, E und Q)

Smartphones sind aus unserem Alltag schon lange nicht mehr wegzudenken. Aber leider sind Abbau und Aufbereitung der Rohstoffe, die im Smartphone verwendet werden, häufig problematisch. Die meisten dieser Rohstoffe sind knapp – und die Nachfrage steigt. In vielen Ländern arbeiten Menschen in Minen und Fabriken unter gefährlichen Bedingungen und für sehr wenig Geld. Neben negativen Auswirkungen auf die Umwelt können durch die Rohstoffgewinnung auch politische Konflikte verstärkt werden. Hier einige Beispiele.

Fülle den folgenden Lückentext mit den vorgegebenen Begriffen:

Quecksilber – Tantal – Aluminium – Indium – Elektrolyse – Kohlenstoff – Element – Coltan

Gold kommt zwar gediegen (also als reines

 

Lösung:

Element

) vor, trotzdem ist es nicht einfach zu gewinnen. Für seinen Abbau werden oft umweltschädliche Substanzen wie

 

Lösung:

Quecksilber

oder Cyanid eingesetzt, um das fein im Gestein verteilte Edelmetall zu gewinnen.
Ein besonders drastisches Beispiel ist die Gewinnung des Metalls

 

Lösung:

Tantal

. Es wird aus dem Erz

 

Lösung:

Coltan

gewonnen, das vor allem im Kongo vorkommt. Der unkontrollierte Abbau finanzierte nicht nur über viele Jahre Bürgerkriegsparteien, er zerstört auch die Wälder, in denen die vom Aussterben bedrohten Gorillas leben. Ein „geochemischer Fingerabdruck“ kann dazu beitragen, den illegalen Abbau besser zu kontrollieren: Je nach Zusammensetzung, Alter und Begleitstoffen in diesem Erz kann man nachvollziehen, aus welcher Gegend es stammt.
Ein Smartphone soll möglichst leicht sein. Deshalb wird für das Gehäuse das Leichtmetall

 

Lösung:

Aluminium

verwendet. Es wird aus Bauxit gewonnen. Mittels

 

Lösung:

Elektrolyse

scheidet man das reine Metall aus den Bauxitschmelzen ab. Dieser Vorgang verbraucht sehr viel Energie. Recycelt man das Metall, werden nur etwa 5 % der Energie verbraucht.

 

Lösung:

Indium

bereitete der Industrie lange Zeit viel Kopfzerbrechen. Es ist sehr selten und sein Preis ist wegen der geringen Fördermengen in den letzten Jahren stark gestiegen. Aber Not macht erfinderisch und so entwickelten Forscher Alternativen: statt dieses Metalls findet man nun in Displays und Touchscreens häufig Nanoröhrchen aus

 

Lösung:

Kohlenstoff.
Und hier noch einmal der ganze Text:
Gold kommt zwar gediegen (also als reines Element) vor, trotzdem ist es nicht einfach zu gewinnen. Für seinen Abbau werden oft umweltschädliche Substanzen wie Quecksilber oder Cyanid eingesetzt, um das fein im Gestein verteilte Edelmetall zu gewinnen. Ein besonders drastisches Beispiel ist die Gewinnung des Metalls Tantal. Es wird aus dem Erz Coltan gewonnen, das vor allem im Kongo vorkommt. Der unkontrollierte Abbau finanzierte nicht nur über viele Jahre Bürgerkriegsparteien, er zerstört auch die Wälder, in denen die vom Aussterben bedrohten Gorillas leben. Ein „geochemischer Fingerabdruck“ kann dazu beitragen, den illegalen Abbau besser zu kontrollieren: Je nach Zusammensetzung, Alter und Begleitstoffen in diesem Erz kann man nachvollziehen, aus welcher Gegend es stammt. Ein Smartphone soll möglichst leicht sein. Deshalb wird für das Gehäuse das Leichtmetall Aluminium verwendet. Es wird aus Bauxit gewonnen. Mittels Elektrolyse scheidet man das reine Metall aus den Bauxitschmelzen ab. Dieser Vorgang verbraucht sehr viel Energie. Recycelt man das Metall, werden nur etwa 5% der Energie verbraucht. Indium bereitete der Industrie lange Zeit viel Kopfzerbrechen. Es ist sehr selten und sein Preis ist wegen der geringen Fördermengen in den letzten Jahren drastisch gestiegen. Aber Not macht erfinderisch und so entwickelten Forscher Alternativen: statt dieses Metalls findet man nun in Displays und Touchscreens häufig Nanoröhrchen aus Kohlenstoff.

Frage (Klassenstufen E und Q)

Wertvolle Rohstoffe – meist Metalle - können wiedergewonnen werden. Angesichts der riesigen Anzahl von Handys, die auf dem Markt sind, würde sicher eine gewaltige Menge an Rohstoffen zusammenkommen. Verglichen mit dem Aufwand, der betrieben werden muss, um Rohstoffe aus der Erde zu gewinnen, anzureichern und aufzubereiten, lohnt sich das in einigen Fällen. Zwar sind in vielen Geräten nur sehr geringe Mengen von Edelmetallen zu finden, aber diese Edelmetalle sind bereits aufbereitet und sehr sauber, man weiß genau, an welchen Stellen man sie findet (z. B. Gold an den Kontaktflächen der SIM-Karte oder am Akku). Ein Problem ist, dass viele Geräte nicht in den Ländern entsorgt werden, in denen sie hauptsächlich genutzt wurden. Oder sie bleiben einfach in unseren Schubladen liegen.

In Deutschland gibt es 200 Millionen Alt-Handys. Ein durchschnittliches Handy enthält ca. 32 Milligramm Gold. Würde man das Gold aller Alt-Handys rückgewinnen, wie viel Tonnen reines Gold würde man erhalten?

 

Lösung:

Es handelt sich um 6,4 Tonnen reines Gold, die ungenutzt in deutschen Schubladen herumliegen.

Wenn ihr richtig gerechnet habt, werdet ihr sehen, dass sich die Rückgewinnung von Gold aus Smartphones durchaus lohnen kann. Kurz gesagt, werden für das Recycling die Smartphones (oder andere elektronische Geräte) zunächst mechanisch auseinandergenommen. Dann wird geschreddert und anschließend eingeschmolzen. Übrig bleibt ein Metallgemisch, das chemisch, z. B. in Säurebädern, aufgetrennt wird. In den letzten Jahren gab es Ansätze, das Gold mit biotechnologischen Methoden zurückzugewinnen. Dazu braucht es Bakterien, die das Gold aus den geschredderten Teilchen lösen. Wieder andere Bakterien filtern das gelöste Gold aus der Lösung heraus. Wie erfolgreich und wirtschaftlich dieser Ansatz ist, muss sich noch herausstellen.

Warum aber bemüht man sich um so eine Aufbereitungsmethode? Was wären die Vorteile gegenüber der klassischen mechanisch-chemischen Aufbereitung?

 

Lösung:

Das Einschmelzen der Metalle braucht sehr viel Energie, die verwendeten Säurebäder sind stark umweltbelastend und müssen aufwendig aufbereitet werden.
Betriebswirtschaftlich ist das klassische Goldrecycling ein Gewinn, für die Umwelt eher weniger. Die biotechnologischen Methoden arbeiten bei Raumtemperatur, verbrauchen also wenig Energie und verursachen weniger umweltbelastende Abfallprodukte.
Quelle: https://www.dw.com/de/gold-recycling-gl%C3%A4nzender-m%C3%BCll/av-55895475

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