Metallurgische Forschung zu kritischen Rohstoffen kann starten

Ein leistungsfähiger Plasmaofen inklusive der zugehörigen Abgasreinigungsanlage erweitert die Forschungsaktivitäten im Metallurgie-Technikum des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF).

Sachsens Wissenschaftsminister Sebastian Gemkow weihte die Forschungsinfrastruktur am 27. August 2024 mit einem symbolischen Akt ein. Der Schmelzofen mit Plasmabrenner bringt das Institut einer tatsächlichen Kreislaufwirtschaft ein großes Stück näher, da neue Recyclingtechnologien entwickelt und bestehende optimiert werden können. Die Plasmatechnologie wird es erlauben, die Qualität von recycelten Stoffen, sogenannten Sekundärrohstoffen, mit der primärer Rohstoffe vergleichbar zu machen. Für Unternehmen wird es dadurch in Zukunft deutlich einfacher, die Recyclat-Einsatzquote in ihren Produkten zu erhöhen und dadurch ihren CO₂-Fußabdruck zu reduzieren.

Die HIF-Abteilung Prozessmetallurgie des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) beschäftigt sich mit den Herausforderungen von Energie und Recycling. Dabei geht es vor allem um die Gestaltung, Entwicklung und Verknüpfung von metallurgischen Prozessketten und Systemen. Diese Ansätze ermöglichen einen ausgeglichenen Material- und Energiebedarf, eine Verringerung der Energieverluste und der Umweltauswirkungen innerhalb der Kreislaufwirtschaft. Zur Erweiterung der metallurgischen Forschungsaktivitäten hat das Institut einen Plasmaofen zur Behandlung von metallurgischen Erzen und Abfällen installiert, der nun in Betrieb geht.

Im Plasmaofen erzeugt das Plasmagas eine Ofenatmosphäre mit günstigen thermischen Bedingungen, insbesondere für das Schmelzen und Umschmelzen von Eisen, Stahl und Nichteisenmetallen mit einem hohen Reinheitsgrad. Der Doppelelektroden-Plasmaofen basiert auf einer bewährten, patentierten Technologie, die speziell auf Vielseitigkeit und Robustheit ausgelegt ist. Die Plasmaofentechnologie bildet die Grundlage für die Forschungsarbeiten des HIF zur Reduzierung, Veredelung und Aufwertung von metallurgischen Abfallprodukten sowie zur Behandlung von Primärerzen und Konzentraten.

Der Sächsische Wissenschaftsminister Sebastian Gemkow betonte bei der Einweihung: „Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus Freiberg und Dresden-Rossendorf entwickeln innovative Technologien und Lösungen für den effizienten Umgang mit unseren knappen Ressourcen. Von Beginn an hat sich das HIF als Wegbereiter für eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft von mineralischen und metallhaltigen Rohstoffen begriffen und einen Namen gemacht. Mit dem Plasmaofen erreicht das Institut einen weiteren Meilenstein. Er ist Teil strategisch angelegter Investitionen in modernste Forschungsinfrastruktur hier am Standort. Und er ist für mich ein weiteres schönes Beispiel dafür, wie es mit vereinten Kräften gelingen kann, internationale Spitzenforschung auf dem Gebiet zukunftsträchtiger Recyclingtechnologien zu fördern. Wir wollen, dass die hier entwickelten Technologien auch in Sachsen zum Einsatz kommen und somit einen wichtigen Baustein zur regionalen Wertschöpfung und Arbeitsplatzsicherung bilden.“

Prof. Sebastian M. Schmidt, Wissenschaftlicher Vorstand des HZDR: „Die Helmholtz-Gemeinschaft steht für Großforschungsanlagen, mit denen gesellschaftlich relevante Themen wie beispielsweise die Kreislaufwirtschaft vorangebracht wird. Die mit dem Plasmaofen verfolgte Forschung wird die Entwicklung neuer kritisch benötigter Rohstofftechnologien und die Optimierung bestehender Technologien, die mit Kosten- und Umweltbelastungen zu kämpfen haben, einen großen Schritt voranbringen. Zusätzlich schaffen wir mit dem Plasmaofen eine wichtige Plattform für den Austausch mit anderen Wissenschaftseinrichtungen und der Industrie, um gemeinsam ein besseres Recycling zu erforschen.“

Adj. Prof. Ajay B. Patil, HIF-Abteilungsleiter Prozessmetallurgie: „Der neue hochmoderne Plasmaofen wird dazu beitragen, die vielseitigen und nichtleitenden Einsatzstoffe zu verarbeiten, die für das Recycling von Elektroschrott und die Rückgewinnung kritischer Rohstoffe relevant sind. Er wird dazu beitragen, den Energiebedarf, die prozessbedingten Umweltauswirkungen und auch die Kosten zu senken, um die deutschen Metallurgie-Technologien wettbewerbsfähig zu machen. Mit dem Plasmaofen können wir neue und innovative Prozesse für die Behandlung von industriellen Nebenprodukten und Abfällen erproben, um wirtschaftliche Ansätze im Sinne der Kreislaufwirtschaft zu finden. Dies wird im Pilotmaßstab geschehen, um es leicht in den industriellen Maßstab zu überführen. Für das HZDR und Sachsen sind die Vorhaben mit dem Plasmaofen von großer Bedeutung, da es sich um eine der ersten derart komplexen und hochtechnologischen Pyrometallurgie-Forschungsanlagen in Europa handelt.“

Bildtext 1: Wissenschaftsminister Sebastian Gemkow weiht Plasmaofen am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie ein (v.l.n.r. Dr. Simone Raatz - Administrative Leiterin am HIF, Prof. Jens Gutzmer - Institutsdirektor HIF, Wissenschaftsminister Sebastian Gemkow, Prof. Sebastian M. Schmidt - Wissenschaftlicher Vorstand HZDR). ©Copyright: HZDR/Detlev Müller

Bildtext 2: Prof. Ajay B. Patil - Abteilungsleiter Prozessmetallurgie am HIF erläutert die benötigte Schutzkleidung zur Arbeit am Plasmaofen (v.l.n.r.: Prof. Tobias Fieback - Prorektor Forschung TU Bergakademie Freiberg, Prof. Sebastian M. Schmidt - Wissenschaftlicher Vorstand HZDR, Wissenschaftsminister Sebastian Gemkow, Prof. Jens Gutzmer - Institutsdirektor HIF, Prof. Ajay B. Patil). ©Copyright: r

Quelle: Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am HZDR / Fotos: HZDR/Detlev Mülle