Aluminiumproduktion nun umweltschonender

Das neue Material hält den Experten nach gezielt Aluminiumionen zurück, sodass sie in die Produktion zurückgeführt werden können. Das reduziert nicht nur den Bedarf an neuem Bauxit, sondern entgiftet auch die Abfälle der Hütten.

Umweltprobleme entschärft

Bei ersten Tests im Labor mit synthetischen Abfallströmen, deren Zusammensetzung der von Aluminiumhütten entspricht, hat die neue Membran 99 Prozent des Metalls zurückgehalten. "Diese Membrantechnologie reduziert nicht nur gefährliche Abfälle, sondern ermöglicht auch eine Kreislaufwirtschaft für Aluminium, indem sie den Bedarf an neuem Bergbau verringert. So können wir die wachsende Nachfrage nach Aluminium decken, ohne die Umweltprobleme zu verschärfen", so MIT-Forschungsleiter John Lienhard. Bis Ende dieses Jahrzehnts werde die Nachfrage nach Aluminium voraussichtlich zu einem Anstieg der weltweiten Produktion um 40 Prozent führen.

Aus Bauxit wird in einer Reihe von chemischen Reaktionen das Aluminium abgetrennt. Endprodukt ist ein Oxid, das in Pulverform vorliegt. In Raffinerien wird es in Elektrolysewannen geschüttet, die ein geschmolzenes Mineral namens Kryolith enthalten. Durch das Anlegen eines starken elektrischen Stroms bricht Kryolith die chemischen Bindungen des Aluminiumoxids auf und trennt die Aluminium- und Sauerstoffatome. Das reine Aluminium setzt sich in flüssiger Form am Boden der Wanne ab.

Problematische Verunreinigung

Im Laufe der Zeit sammeln sich im Kryolith Verunreinigungen wie Natrium-, Lithium- und Kaliumionen an, wodurch seine Wirksamkeit beim Auflösen von Aluminiumoxid allmählich abnimmt. Ab einem bestimmten Punkt erreicht die Konzentration dieser Verunreinigungen ein kritisches Niveau, sodass der Elektrolyt durch frischen Kryolith ersetzt werden muss, um die Effizienz des Prozesses aufrechtzuerhalten. Das verbrauchte Kryolith, Rotschlamm genannt, ist hochgiftig und wird auf Deponien gelagert. Die darin enthaltenen Aluminium-Ionen entfernen die MIT-Ingenieure, bevor der Schlamm auf der Halde landet. Andere Verunreinigungen wie Kalium- und Natrium-Ionen lässt die Membran passieren.

Die Innovation ähnelt der, die bei der Wasseraufbereitung verwendet wird. Lienhards Team hat sie so modifiziert, dass die Poren genauso gross sind, dass sie fast ausschliesslich Aluminium-Ionen zurückhält. Die Porengrösse allein reicht allerdings nicht für die Wirkung. Gemeinsam mit dem Membranhersteller Nitto Denko haben die MIT-Ingenieure eine schwach positiv geladene Beschichtung für die Membran entwickelt, die die stark positiv geladenen Aluminium-Ionen am Durchfluss hindert, die schwächer geladenen anderen Schadstoff-Ionen dagegen passieren lässt. So bleibt das Aluminium relativ rein und lässt sich ohne grossen Aufwand in die Produktion zurückführen. (pressetext.com)