Forschungsvor­haben ReWaRare

Reines Wasser und rare Wertstoffe: Ressourceneffiziente Entfernung und Rückgewinnung kritischer Rohstoffe aus (Ab-)wasserströmen mittels Membrane Capacitive Deionization

Teilvorhaben: Ökobilanzielle Bewertung der MCDI-Technologie im Vergleich verfügbarer Alternativen und Integration der Ergebnisse in die Technologieentwicklung

Partner:	Technische Universität Dresden: - Professur für Hydrochemie und Wassertechnologie - Professur für Urbanes Wassermanagement - Professur Verfahrenstechnik in Hydrosystemen - Professur für Grundwassersysteme
Finanzierung:	- ESF Plus STEP Nachwuchsforschergruppe (EU) - Sächsische Aufbaubank (SAB)
Fördersumme:	1,4 Mio. Euro
Laufzeit:	November 2026 – Oktober 2028
Kontaktpersonen:	Dr.-Ing. Benjamin Schwan Maik Siegel M.Sc.

Projektbeschreibung:

Ziel des Vorhabens ist die Überführung der Membran-Kapazitiven Deionisation (MCDI) zur Rückgewinnung kritischer Metalle wie Lithium, Kobalt und Nickel aus (Ab-)wasserströmen vom Labormaßstab in die praktische Anwendung.

Lithium, Kobalt, Nickel und weitere Metalle sind zentrale Rohstoffe für Hightech- und Industrieprodukte, deren Versorgungssicherheit in Europa aufgrund von Importabhängigkeit gefährdet ist. Die Membran-Kapazitive Deionisation (MCDI) ist eine innovative elektrochemische Trenntechnologie, die es ermöglicht, Metalle selektiv aus Schwarzmasseextrakten aus dem Batterierecycling, geothermischen Wässern oder Bergbauabwässern zu separieren. Im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zeichnet sich MCDI durch einen geringen Energieverbrauch, hohe Selektivität und eine geringe Umweltbelastung aus, was durch Laborversuche belegt ist.

Im Rahmen der STEP Nachwuchsforschungsgruppe ReWaRare soll die MCDI-Technologie vom Labor- und Technikumsmaßstab in die praktische Anwendung überführt werden. Dazu wird sie an metallhaltigen Abwasserströmen erprobt, um ihre Praxistauglichkeit und industrielle Anwendbarkeit zu bewerten. Die Teilziele des Vorhabens sind:

• die Charakterisierung und Auswahl drei metallhaltiger Abwasserströme hinsichtlich ihres Potenzials zur Ressourcen- und Umweltentlastung
• die Herstellung von selektiven Elektrodenmaterialien aus biogenen Reststoffen
• die Ermittlung der Trennselektivität und Effizienz in Labor- und Technikumsanlage
• das Scale-up des Verfahrens durch Simulationen des Strömungs- und Stofftransports
• der Einsatz Maschinellen Lernens zur Erkennung komplexer Zusammenhänger zwischen Materialeigenschaften, Betriebsparametern und Trennleistung
• sowie eine vergleichende Ökobilanzierung der MCDI-Technologie.

Am Institut für Abfall- und Kreislaufwirtschaft (IAK) erfolgt die entwicklungsbegleitende Ökobilanzierung der MCDI-Technologie unter Betrachtung mehrerer LCA-Wirkungskategorien wie u.a. Treibhauspotenzial, Energieverbrauch, Ressourcenverbrauch über den gesamten Lebenszyklus der Technologie. Die Ergebnisse der Ökobilanzierung werden mit den alternativen, etablierten Verfahren verglichen und Einsparpotenziale im Lebenszyklus der Technologie für die ökologische Optimierung identifiziert. Dadurch sollen konkrete Beiträge zur Ressourceneffizienz und eine messbare Umweltleistung durch die Rückgewinnung kritischer Rohstoffe aus belasteten (Ab-)wässern bewertet werden.

Der Text wurde größtenteils von der Website des Projektes entnommen, diese und weitere Informationen unter: 
https://tu-dresden.de/bu/umwelt/hydro/ifw/forschung/aktuelle-forschungsprojekte/rewarare-reines-wasser-und-rare-wertstoffe