Es gibt viele Methoden, Metalle aus dem Boden zu gewinnen. Eine davon lässt die Arbeit von Mikroorganismen erledigen. Bestimmte Bakterien, Pilze und Archaeen können eine Reihe von eigentlich nicht wasserlöslichen Metallen so verändern, dass sie sich in Wasser lösen. In der Natur ist dieser Vorgang seit Millionen von Jahren gang und gäbe, Mitte des 20. Jahrhunderts wurde er auch vom Menschen entdeckt. Unter der Bezeichnung Bioleaching wird er in einer Reihe von Erzabbaustätten angewandt.

In Zeiten, in denen Kreislaufwirtschaft und Recycling wichtige Ansätze sind, liegt es nahe, auch Bioleaching für diese Anwendungen zu nutzen. Sophie Thallner ist eine der Forscherinnen, die in diesem Bereich arbeiten. Am Comet-Zentrum für Metallurgie K1-Met in Linz testet die 28-Jährige die Anwendung der Methode für Reststoffe aus Müllverbrennungsanlagen und der Metallindustrie.

Neuer biometallurgischer Prozess

Die Metalle, die in den Schlacken und Aschen vorkommen, werden durch Prozesse, an denen Schwefelverbindungen und Eisenionen beteiligt sind, in Lösung gebracht. Die Mikroorganismen haben dabei die Aufgaben, die Eisenionen durch einen Oxidationsprozess zu regenerieren, Säure zu produzieren und den Prozess so am Laufen zu halten.

"Bakterien der Gattungen Acidithiobacillus oder Leptospirillum können Metalle in wasserlösliche Sulfatverbindungen umwandeln, womit sie leicht abgeschieden werden können", erklärt Thallner den Prozess, der bei niedrigem pH-Wert, also in sehr saurer Umgebung, abläuft. Grundsätzlich könne man Elemente wie Kupfer, Nickel, Zink oder Aluminium extrahieren.

Recycling von Schlacken

Im Rahmen des EU-geförderten Interreg-Projekts Innovative Recyclingtechnologie für Aschen und Schlacken (IRAS) erprobt die Forscherin systematisch verschiedene Bakterien sowie aus ihnen bestehende Mischkulturen. "Die Mikroorganismen werden in einem Medium der Rohstoffquelle zugemischt, dann wird der Reaktion zehn Tage lange Zeit gegeben", beschreibt Thallner. Am Ende soll ein neuer "biometallurgischer" Prozess stehen, der auch im Industrierahmen umsetzbar ist.

Nicht nur die entzogenen Metalle, auch die übrigen Reststoffe könnten nach diesem Abscheidungsvorgang erneut verwertbar werden, sagt Thallner. Die nun schwermetallfreien Feststoffe könnten im Straßenbau oder der Zementindustrie zur Anwendung kommen. Die Methode sei grundsätzlich zudem auch auf andere Reststoffe abseits der Müllverbrennung anwendbar – etwa auf Elektronikschrott oder Batterien.

Thallners Forschungstätigkeit bei K1-Met ging ein Studium der Bio- und Umwelttechnologie an der FH Oberösterreich voraus. Schon dort stand Bioleaching im Fokus ihres Interesses – auch ihre Masterarbeit, die zu einer der besten ihres Jahrgangs gekürt wurde, schrieb die geborene Linzerin, die in Mauthausen aufgewachsen ist, zu diesem Thema. Ihre Projektarbeit stellte sie vor kurzem auch bei einem Symposion für Biohydrometallurgie in Freiberg vor. Und was passiert außerhalb des Labors? Zum Beispiel ehrenamtliches Engagement: "Ich arbeite seit kurzem bei einem Sozialmarkt des Roten Kreuzes." (Alois Pumhösel, 18.11.2018)