Seltene Erden aus alten Magneten

Generatoren in Windkraftanlagen oder Motoren für Elektroautos brauchen oft Permanentmagnete. Diese enthalten Metalle aus der Gruppe der Seltenen Erden wie Neodym oder Samarium, die vor allem in China vorkommen und aufbereitet werden. Als alternative Quelle bietet sich das Recycling von Altmagneten oder Abfällen aus der Magnetproduktion an. Nun entwickelten Forschende im Labor ein Verfahren, um Seltene Erden einfacher und günstiger als bisher zu recyceln. Wie sie in der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ berichten, könnten sich die Recyclingkosten damit sogar halbieren lassen.

Allein an Permanentmagneten aus der Legierung Neodym-Eisen-Bor fallen jährlich bis zu 150 000 Tonnen Elektronikschrott an – eine wichtige Rohstoffquelle für die Wiederaufbereitung von Seltenen Erden. Tatsächlich nimmt das Recycling stetig zu. Doch um die begehrten Elemente zu gewinnen, benötigt man entweder Säuren oder sehr viel Energie. Nun erprobte ein Team um Shichen Xu von der Rice University in Houston ein neues Verfahren, mit dem sich die Seltenen Erden in einem einzigen Prozessschritt zurückgewinnen lassen.

Energiesparender Prozess und reines Produkt

Zuerst erhitzten die Forschenden das Material auf 800 Grad Celsius und entmagnetisierten es so. Danach zermahlten sie es in ein feines Pulver. Dieses erhitzten sie mithilfe eines Lichtbogens schlagartig auf 1230 bis 2000 Grad Celsius in einem wenigen Zentimeter großen Gefäß, das sie gleichzeitig mit Chlorgas füllten. So entstanden aus den Abfällen Samariumoxid und Kobaltchlorid – zwei Selten-Erd-Verbindungen, die sich leicht voneinander trennen lassen. Dieses Vorgehen funktionierte auch für eine andere Klasse von Permanentmagneten aus der Legierung Neodym-Eisen-Bor sehr gut. In beiden Prozessen ließen sich Samarium beziehungsweise Neodym mit einer Reinheit von mehr als 90 Prozent wiederaufbereiten.

Im Vergleich zu anderen Verfahren war der neue Prozess um 87 Prozent energiesparender. Auch auf den Einsatz von Säuren konnten Xu und sein Team komplett verzichten. Wie sie berechneten, könnten durch das neue Verfahren die Recyclingkosten um 54 Prozent gesenkt werden. Bevor es im großen Maßstab zum Einsatz kommt, muss das Verfahren allerdings noch auf größere Reaktorgefäße angepasst werden. Gelingt das, wäre das neue Recyclingverfahren ein wichtiger Schritt in Richtung Unabhängigkeit von Importen.