Junge Forscher wollen strategische Rohstoffe gewinnen

Proben mit Bakterien, die Metallophore bilden (c) TU Bergakademie Freiberg
Unter dem Namen BakSolEx wollen Forscher künftig mittels biobasierter Verfahren Metalle aus gemischten Metalllösungen gewinnen.

Im Januar hat eine neue interdisziplinäre Nachwuchsforschergruppe an der TU Bergakademie Freiberg ihre Arbeit aufgenommen: BakSolEx – Bakterielle Metallophore für die Solventextraktion). Sie widmet sich der Entwicklung energieeffizienter, materialeffizienter und elementselektiver Gewinnungsverfahren.

Damit sind bestimmte Verfahren zur Abtrennung und Gewinnung von Metallen aus gemischten Metalllösungen gemeint. Diese Gemische bergen meist verschiedenste Metalle – von günstig bis teurer, von häufig bis selten. Sie können jedoch nur einzeln entsprechend verwertet werden. „Trennt man nun mit Hilfe von Komplexbildnern für Metalle diese Mischungen in einzelne Metalllösungen, wäre es für die Rohstoffindustrie eine große Hilfe“, erläutert Dr. Dirk Tischler, Leiter und Projektkoordinator der Nachwuchsgruppe. Komplexbildner sind chemische Verbindungen, die mit Metallionen Komplexe bilden und dadurch bestimmte chemische Eigenschaften dieser Ionen maskieren und diese so aus einem Gemisch herauslösen können. In der Studie von BakSolEx werden die gewonnenen Zielelemente in zu gewinnende Stoffe (Gallium, Kobalt, Molybdän, Silber und Vanadium) und ein abzutrennendes Störelement (Eisen) aufgeteilt. 

Ringo Schwabe, Marika Mehnert und Thomas Heine arbeiten seit Januar in der Nachwuchsforschergruppe BakSolEx

Ziel der Nachwuchsforschergruppe BakSolEx ist es letztendlich, neue biobasierte Metallophore, also Komplexbildner, für ausgewählte Metallionen zu finden, diese biologisch/chemisch zu synthetisieren, zu charakterisieren, chemisch zu modifizieren und für eine Anwendung bereitstellen, beispielsweise eine elementspezifische Gewinnung. Biobasiert bedeutet, dass die Forscher die Metallophore mit Hilfe von Bakterien produzieren wollen. Die Bakterien bilden die Metallophore, um Metall in Zellen aufzunehmen. Es soll also eine natürliche Verbindung gefunden werden, die eine hohe Anziehungskraft für spezielle Stoffe (hier: Metalle) besitzt, so dass man sie binden und gewinnen kann – ähnlich wie ein Magnet, aber auf Basis chemischer Wechselwirkungen. „Für Eisen ist dieser Vorgang bekannt, für seltene Erden oder eben auch die Zielmetalle, die im Fokus der Forschergruppe stehen, sind kaum Daten verfügbar“, erläutert Dr. Tischler das Ziel der Forschergruppe weiter.

Mit genau diesen Metallophoren soll die Palette an selektiven Komplexbildnern für eine Solventextraktion bezüglich komplexer Lösungen erweitert und die selektive Gewinnung von strategischen Rohstoffen, wie Gallium, Cobalt, Molybdän, Silber und Vanadium, verbessert werden. Strategische Rohstoffe sind Metalle und Mineralien, deren längerfristige Verfügbarkeit für die Industrie sehr wichtig ist. Ein solcher Rohstoff ist beispielsweise auch Indium, welches u.a. für Solaranlagen gebraucht wird.

Mit den Ergebnissen des Forschungsvorhabens soll ein Beitrag zur Entwicklung neuer elementspezifischer Verfahren auf Basis von Metallophoren zur Trennung, Konzentration und Reinigung strategischer (kritischer) Rohstoffe geschaffen werden. Zudem wird im Rahmen der Nachwuchsgruppe Fachpersonal in den entsprechenden Methoden ausgebildet. 

Zur Forschergruppe BakSolEx gehören neben Gruppenleiter Dr. Dirk Tischler drei Doktoranden an. Angegliedert ist BakSolEx an die Institute für Biowissenschaften und Organische Chemie der TU Bergakademie Freiberg. BakSolEx wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderrichtlinie „r4 – Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe“ mit einer Fördersumme von 1.407.358,80 Euro unterstützt und erstreckt sich über eine Projektlaufzeit von fünf Jahren.

 

 

Dr. Dirk Tischler


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