STEP Nachwuchsfor­schungsgruppe ReWaRare

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

• Förderung: 1,4 Mio. Euro, ESF PLUS STEP
• Projektlaufzeit: 01.11.2026 bis 31.10.2028
• Projektpartner:
  • Professur für Hydrochemie und Wassertechnologie,
  • Professur für Urbanes Wassermanagement,
  • Professur für Verfahrenstechnik in Hydrosystemen,
  • Professur für Abfall- und Kreislaufwirtschaft und
  • Professur für Grundwassersysteme der TU Dresden

Zusammenfassung

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 von drei metallhaltigen 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 Technikumsanlagen
• 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.

In der Nachwuchsgruppe arbeiten 6 Nachwuchsforschende interdisziplinär zusammen, unterstützt von PostDocs und PIs der beteiligten Professuren.