Ökonomische Nachhaltigkeit bei kritischen Rohstoffen
Metalle und Stahlprodukte werden in großen Volumina für verschiedenste Erzeugungen benötigt. Rohstoffe auf wenige Herkunftsgebiete beschränkt. Herstellung energieintensiv und Recyclingquote niedrig. Neues Förderprogramm von SPRIND adressiert neue Kreislaufmodelle.
Kritische Metalle sind zentraler Bestandteil der verschiedensten Herstellungsverfahren und betriebsübergreifenden Produktionsketten. Die Anwendungen erstrecken sich von Hightech-Endprodukten und erneuerbaren Energietechnologien über die Luft- und Raumfahrt bis hin zur Elektronik und modernen Fertigung. Parallel ist der Zugang zu den dafür benötigten Rohstoffen nur auf wenige Länder beschränkt. Trotz dieser Schlüsselrolle in industriellen Produktionsprozessen und verwandten Lieferketten ist die Recyclingquote für kritische Rohstoffe erschreckend niedrig.
SPRIND, deutscher Inkubator für (schnelle) Sprunginnovation, hat nun eine neue mehrstufige Förderprogrammschiene (Anm. „Challenge“) ausgeschrieben und letzten Dezember die ersten acht Projekte für die Teilnahme an der ersten Stufe ausgewählt. Ziel der Tech Metal Transformation Challenge ist die Entwicklung und Validierung neuartiger Verfahren zur Rückgewinnung kritischer Metalle aus komplexen Abfallströmen wie Elektroschrott oder Elektronikkomponenten. Hierzu sollen biologische, chemische und physikalisch-mechanische Ansätze in einem modularen Gesamtsystem miteinander kombiniert werden.
Rückgewinnung plus neue, funktionale Verbindungen oder nanostrukturierte Materialien
Dabei geht es nicht nur um die Rückgewinnung einzelner Metalle, sondern um die Herstellung neuer, funktionaler Verbindungen, Legierungen oder nanostrukturierter Materialien mit gezielter und direkter industrieller Anwendbarkeit. Die Challenge zielt auf eine radikale Neuausrichtung der bisherigen Logik des Metallrecyclings und das heißt weg von klassischen Primärpfaden wie Hochtemperatur-Schmelzverfahren oder unspezifischen Laugungsprozessen hin zu hochselektiven, zirkulären Verfahren mit minimalem Energie- und Chemikalieneinsatz.
Durch neuartige biologische oder molekulare Trenn- und Umwandungsverfahren, könnten künftig auch bislang als technisch oder wirtschaftlich nicht recycelbar geltende gemischte oder fein verteilte Metalle zurückgewonnen werden. Dieser Ansatz soll dann auch bestehende Recyclingprozess grundlegen transformieren. Eine weitere Zielsetzung ist ein integratives Prototypen-System, das den Metallbestand von mindestens zwei komplexen Elektroschrott-Produkten in funktionale, marktfähige Metall-Produkte transformiert.
Drei Stufen in drei Jahren mit Geldern von bis zu 1,5 Mio. und bis hin zu 2,5 Mio. Euro je Team
Die SPRIND Challenge erstreckt sich über drei Jahre in drei Stufen. Eine Jury aus weltweit anerkannten Expert:innen unterstützt das Team von SPRIND bei der Bewertung der Bewerbungen und wählte im Dezember 2025 acht Teams für die Teilnahme an der ersten Stufe aus. SPRIND bietet in jeder Stufe der Challenge neben finanziellen Mitteln auch eine intensive und individuelle Unterstützung und direktem Zugang zu einem Netzwerk von Experten und potentiellen Kooperationspartnern.
Bei den Finanzmitteln können Teams in dieser ersten Stufe bis zu 1.500.000 Euro (zzgl. MwSt.) erhalten. Nach jeder Stufe prüft die Jury die Zwischenergebnisse und bewertet, welche Teams das größte Sprunginnovationspotential aufweisen. Bis zu sechs Teams erreichen dann die zweite Stufe, wo Förderung von bis zu 2.000.000 Euro (zzgl. MwSt.) pro Team vorgesehen sind. Für bis zu vier Teams, die in die dritte Phase übergehen, stellt SPRIND bis zu 2.500.000 EUR (zzgl. MwSt.) zur Verfügung, um die weitere Entwicklung und Implementierung zu unterstützen.
WEEEfficient mit innovativen Technologien für das Recycling von Elektronikschrott
Zu den nunmehr ausgewählten Projekten gehört WEEEfficient aus dem Umfeld des Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf (HZDR), wo es um zukunftsweisende Technologien für das Recycling von Elektronikschrott geht. Der Fokus liegt auf der Entwicklung und Etablierung eines modularen, skalierbaren Verfahrens, das nicht nur Edelmetalle zurückgewinnt, sondern auch die Rückgewinnung strategischer Rohstoffe wie Tantal, Gallium und Seltene Erden ermöglicht, welche bei herkömmlichen Verfahren derzeit verloren gehen.
WEEEfficient konzentriert sich auf die Engpässe der heutigen Recyclingindustrie und soll bestehende Systeme ergänzen und verbessern. Der Prozess kommt Angaben zufolge ohne hochtemperierte Verhüttung oder konventionelle Hydrometallurgie aus. Stattdessen basiert er auf einer energiesparenden Kombination aus Biotechnologie und innovativer Mineralverarbeitung, wodurch die Umweltbelastung minimiert wird. Mit Unterstützung des HZDR bereitet das Team nun die Ausgründung vor und entwickelt die Technologien zu marktreifen Pilotanlagen weiter.
Analyse und Sortierung von Abfallstoffen mittels KI & Deep-Sensor-Technologie bei Projekt WeSort.AI
Zweites ausgewähltes Projektteam ist WeSort.AI, ein innovatives Technologieunternehmen, das sich auf Systeme zur präzisen Analyse und Sortierung von Abfallstoffen mithilfe künstlicher Intelligenz und modernster Deep-Sensor-Technologie spezialisiert hat. Im Zentrum steht eine KI-gestützte Sortiertechnologie, welche die effiziente Trennung von Materialien wie Batterien und Elektronikschrott ermöglichen soll und damit können dann wertvolle kritische Rohstoffe zurückgewonnen werden. Dies trägt erheblich dazu bei, die strategische Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen zu verringern.
WeSort.AI wurde bereits mit dem Deutschen Gründerpreis ausgezeichnet und setzt seine ersten Sortiersysteme erfolgreich bei Partnern wie PreZero ein. „Das Unternehmen ist davon überzeugt, dass eine echte Kreislaufwirtschaft nur durch eine ordnungsgemäße Abfallsortierung erreicht werden kann, und engagiert sich leidenschaftlich für dieses Ziel“, so SPRIND in der Beschreibung des Projektes.
BIOPEPLEACH mit biohybrider Plattform für nachhaltige Rückgewinnung hochreiner Seltenerdeelemente
Das dritte nominierte Team heißt BIOPEPLEACH. Hier geht es um die Entwicklung einer biohybriden Plattform für die nachhaltige Rückgewinnung hochreiner Seltenerdelemente aus komplexen Abfallströmen. Das Team kombiniert dafür aus industriellen Nebenströmen gewonnene Bio-Säuren mit hochselektiven metallbindenden Peptiden, um Seltenerdelemente mit hoher Reinheit und Ausbeute biologisch auszulagern, einzufangen und zurückzugewinnen.
„Diese einzigartige Kombination aus abfallbasierter Bio-Säure-Chemie und Peptidselektivität bietet einen neuen technologischen Weg, der über die konventionelle Hydrometallurgie hinausgeht und den Chemikalienverbrauch drastisch reduziert, während gleichzeitig eine sauberere und kreislauffähigere Metallrückgewinnung ermöglicht wird“, so ein Auszug aus der Projekt-Beschreibung. Das BIOPEPLEACH-Team selbst basiert auf der BIOWEG GmbH und der TU Berlin, die gemeinsam diese Bio-Säure-Peptid-Plattform zur Rückgewinnung von Seltenerdmetallen entwickeln und skalieren.
Umfassende Behandlung vorsortierter Leiterplatten und Displaymodule aus ausgedienten Smartphones bei Projekt CMETRE
Projekt Nummer vier ist das CMETRE-Team (Critical METals Recovery from E‑Waste) von der Grensol AG (Schweiz). Hier geht es um eine innovative Lösung für die umfassende Behandlung vorsortierter Leiterplatten und Displaymodule aus ausgedienten Smartphones. Die Anwendung kombiniert dabei nahtlos die physikalische Abtrennung kritischer Metalle mit gezielten chemischen Prozessen.
Damit sollen nicht nur die Metalle zurückgewonnen werden, die üblicherweise durch Kupferschmelzen extrahiert werden, sondern auch leichte und schwere Seltene Erden sowie für die Elektronik wichtige kritische Metalle wie Gallium, Antimon und Bismut. Dieser Ansatz soll das Spektrum der aus Elektronikabfällen rückgewinnbaren Materialien erheblich erweitern. Das Team arbeitet eng mit dem Worcester Polytechnic Institute (WPI), der ETH Zürich und der HEIG-VD zusammen.
E‑Murgy mit skalierbaren und elektrifizierten metallurgischen Verfahren zur selektiven Rückgewinnung kritischer Metalle
Der Name des fünften Projektes lautet E‑Murgy. Hier geht es um die Entwicklung von skalierbaren und elektrifizierten metallurgischen Verfahren zur selektiven Rückgewinnung kritischer Metalle aus verschiedenen Altabfallströmen. Durch die elektrochemische Regenerierung von Reagenzien mit erneuerbarer Energie verringern die neu entwickelten Technologien den Bedarf an umweltbelastenden, nicht recycelbaren Chemikalien.
„E‑Murgy verfolgt eine Philosophie der integrativen Disruption und entwickelt elektrometallurgische Verfahren, die vollständig im Rahmen der wässrigen Metallurgie arbeiten und dennoch deutliche Verbesserungen in Bezug auf Selektivität, Effizienz und die Herstellung hochwertiger Funktionsprodukte erzielen“, so die Beschreibung. Operativ erzeugen modulare elektrochemische Reaktoren mehrere (sog.) Redox-Reagenzien, die in etablierte metallurgische Verfahren eingespeist werden. Und das verwirklicht den disruptiven Ansatz der entkoppelten Elektrometallurgie.
Maßgeschneiderte Plattform für maschinelles Lernen bei Projekt LanthaGen Bio
LanthaGen Bio Ltd ist ein Biotechnologieunternehmen aus Manchester und das sechste auserkorene Projekt (Anm. LanthaCycle). Mittels einer maßgeschneiderten Plattform für maschinelles Lernen sollen biologische Systeme zur Rückgewinnung kritischer Metalle aus komplexen Abfallströmen, wie etwa Elektroschrott, entwickelt werden.
An der Schnittstelle von Biologie und KI will das Unternehmen die selektive Abscheidung kritischer Metalle ermöglichen, und das ohne den Einsatz von Lösungsmitteln und mit deutlich reduzierten CO₂-Emissionen. Eine europaweite Kreislaufwirtschaft mit geringerer Umweltbelastung ist die weitere Zielsetzung von LanthaGen Bio Ltd.
DESycle-Team mit Entwicklung einer Plattform für zirkuläre Metallurgie
Projekt Nummer sieben kommt vom DEScycle-Team. Hier geht es um die Entwicklung einer Plattform für zirkuläre Metallurgie und damit soll eine hocheffiziente und emissionsarme Rückgewinnung kritischer und strategischer Metalle aus Altprodukten und komplexen Industrieabfällen ermöglicht werden. Primär geht es um die Kombination einer neuen Klasse grüner Chemie mit innovativen chemischen Verfahren und fortschrittlichen Trenntechniken.
Damit will DEScycle herkömmliche Hochtemperatur- und kohlenstoffintensive Rückgewinnungsverfahren durch eine geschlossene, chemiebasierte Alternative ersetzen. „Durch die Skalierbarkeit, wirtschaftliche Wettbewerbsfähigkeit und echte Kreislaufwirtschaft des Metallrecyclings verwandelt DEScycle Haushaltsabfälle in eine heimische Metallversorgung für die Energiewende“, so ein Auszug aus der SPRIND-Beschreibung.
Gezieltes Bioleaching, Biosorptions- und Biomineralisierungen zur Abscheidung gelöster Metalle bei Projekt BioXtract
Beim letzten nominierten Projekt BioXtract geht es um die Verwendung von präziser Biogeochemie, um komplexe Abfälle gezielt in hochwertige Metallressourcen umzuwandeln. Das Team hat sich zum Ziel gesetzt, die Metallrückgewinnung neu zu definieren, indem es sich die grundlegenden Regeln zunutze macht, die den natürlichen biogeochemischen Kreislauf von Metallen bestimmen. Im Mittelpunkt der BioXtract-Technologie steht die Nachahmung und Verstärkung von Prozessen, die den Metallkreislauf der Erde seit Milliarden von Jahren prägen – aber nun auf moderne Abfallströme angewendet.
Im Verfahren selbst geht es um die Kombination von mikrobiell vermittelten Redoxreaktionen für gezieltes Bioleaching, Biosorptions- und Biomineralisierungen zur Abscheidung gelöster Metalle und zudem um eine chemisch anpassbare, schrittweise Desorption, um einzelne Zielmetalle auf ressourceneffiziente Weise selektiv zu isolieren. „Der Ansatz zeichnet sich durch hohe Selektivität und Präzision, ein modulares und anpassungsfähiges Systemdesign sowie einen umweltverträglichen Prozess aus, der unter milden Bedingungen mit minimalem Chemikalieneinsatz abläuft“, so die Beschreibung.
Kostengünstigere, skalierbare und nachhaltigere Alternative zu herkömmlichen Metallrückgewinnung
Auch das Team von BioXtract wird gesondert gelobt : „Mit fundiertem Fachwissen in den Bereichen Biogeochemie, Mikrobiologie, Mineralogie, Verfahrenstechnik und Modellierung schlägt das BioXtract-Team eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und industrieller Anwendung, um ungenutzte Quellen wichtiger Rohstoffe zu erschließen und Abfall in eine strategische Ressource zu verwandeln.“
Final geht es um „eine kostengünstigere, skalierbare und nachhaltigere Alternative zu herkömmlichen Technologien zur Metallrückgewinnung“. Und diese finale Zielsetzung eint dann auch alle acht aktuell ausgewählten Projekte der neuen SPRIND-Challenge, wo auf jedes Team bis zu 1,5 Mio. Euro in der ersten Projekt-Stufe und bis zu 2 Mio. Euro in der zweiten und schließlich bis zu 2,5 Mio. Euro in der dritten Stufe warten. (red/czaak)