Biotechnologische KupferrĂŒckgewinnung aus Industrieabwasser

Im Rahmen eines Kooperationsvorhabens mit zwei Leiterplattenherstellern wird ein neues, umweltvertrĂ€gliches Verfahren direkt an praxisrelevanten AbwĂ€ssern vor Ort in den Betrieben angewandt. Aufbauend auf den Erfahrungen mit einer eigens entwickelten mobilen Testanlage wurden die Betriebe in die Lage versetzt, eine maßgeschneiderte Anlage dauerhaft zu installieren. Auf diese Weise wird das eingesetzte Kupfer nahezu vollstĂ€ndig zurĂŒckgewonnen und die Abwasserbelastung deutlich minimiert.
JĂ€hrlich werden in Deutschland etwa 1,5 Mio. Tonnen Kupfer verarbeitet. Allein in der Leiterplattenindustrie werden 800 Tonnen eingesetzt, wovon 50 % in das industrielle Abwasser beziehungsweise als Schlamm auf Deponien gelangen. Kupfer ist nicht nur ein sehr giftiger Abwasserinhaltsstoff, sondern zugleich eine wertvolle Ressource. Übliche Verfahren zur Reduzierung der Kupferbelastung des Abwassers (mehrere Gramm pro Liter) unter den Grenzwert von 0,5 Milligramm pro Liter haben erhebliche Nachteile: Mit einfachen FĂ€llungs-/Flockungsverfahren kann auf die extrem hohen Schwankungen der Kupferkonzentration nur schwer reagiert werden. Die eingesetzten FĂ€llungschemikalien und die aus der FĂ€llung resultierenden großen Mengen an Schlamm, der als SondermĂŒll entsorgt werden muss, verursachen zudem hohe Kosten.

Zusammenarbeit von Eisen und Mikroorganismen
In einem Projekt der UniversitĂ€t Bremen werden kupferhaltige AbwĂ€sser in einem Bioreaktor aufbereitet. Das im Abwasser in sulfidisch gelöste Kupfer setzt sich durch eine Redoxreaktion in elementarer Form an einem Eisenkörper ab. Das Ende dieser Reaktion ist erreicht, wenn das Kupfer auf den Eisenkörpern - z.B. im Betrieb anfallender Eisenschrott - eine undurchlĂ€ssige Schicht gebildet hat. Ohne Einflussnahme auf das chemische Reaktionsgleichgewicht kann das Kupfer aber nicht in ausreichender Reinheit und nicht bis unter den geforderten Grenzwert ausfallen. Dies wird erst durch den Einsatz von Bakterien möglich: Das entstehende Eisensulfat wird durch Mikroorganismen (Thiobacillus ferrooxidans) oxidiert und der Gleichgewichtsreaktion entzogen. Durch diese biochemische Reaktion - die Mikroorganismen oxidieren das 2-wertige Eisen zu 3-wertigem Eisen - kann das Reaktionsgleichgewicht derart verschoben werden, dass Kupfer quantitativ, d.h. bis unter die Nachweisgrenze, ausfĂ€llt und in großer Reinheit gewonnen werden kann. Bei Versuchen mit Modellabwasser wurde ein Reinheitsgrad des Kupfers von ĂŒber 99 % erreicht und die gelöste Kupferkonzentration von 50 Gramm pro Liter auf unter 0,5 Milligramm pro Liter reduziert. FĂŒr Industrieabwasser werden die entsprechenden Untersuchungen zurzeit durchgefĂŒhrt.

Aufbau und Einsatz einer mobilen Anlage
Aufgrund der in Vorversuchen gewonnenen Erkenntnisse wurde ein mobiler Bioreaktor konzipiert und vor Ort in Betrieb genommen. Mit kupferbelastetem Abwasser werden mittels eines zentrisch angeordneten RĂŒhrers die Eisenkörper angeströmt. Die Anlage kann wahlweise mit diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Abwasserzuleitung betrieben werden. Neben dem biologischen Reaktor verfĂŒgt die mobile Anlage auch ĂŒber ein AnzuchtgefĂ€ĂŸ, in dem die Mikroorganismen auf den Eisenkörpern herangezogen werden. Das ausgefĂ€llte Kupfer sammelt sich im Ablauftrichter des Bioreaktors und kann dort zur weiteren Verwertung zurĂŒckgewonnen werden.


Projektziel:
RĂŒckgewinnung von Kupfer aus Industrieabwasser der Leiterplattenindustrie
ProjekttrÀger:
UniversitĂ€t Bremen Institut fĂŒr Umweltverfahrenstechnik Prof. Dr.-Ing. Norbert RĂ€biger UFT-GebĂ€ude Leobener Str. 28359 Bremen
Telefon:
0421 / 218-4223
Fax:
0421 / 218-4947
URL:
www.iuv.uni-bremen.de
E-Mail:
nraebig@iuv.uni-bremen.de
ZurĂŒckgewonnenes Kupfer.
Mobiler Bioreaktor.