E‑Abfall ist ein ungenutztes Goldvorkommen, das darauf wartet, erschlossen zu werden

Was wäre, wenn Sie Abfall in echtes Gold verwandeln könnten? Nun, ein Forscherteam der Cornell‑Universität hat tatsächlich einen Weg gefunden, dies zu tun. 

Die neueste Forschung, die veröffentlicht wurde in Nature Communications in den letzten Tagen des Jahres 2024, stellte eine Technik vor, um Edelmetalle aus E‑Abfall zu extrahieren. Das zurückgewonnene Gold wurde dann als Katalysator verwendet, um CO₂ in organische Materialien umzuwandeln.

Die neu entwickelte Methode zeigt ein großes Potenzial, die Landschaft des E‑Abfalls zu verändern, indem sie eine grüne und praktikable Nutzung bietet. Aber bevor wir darauf eingehen, wie Forscher E‑Abfall in Gold verwandeln, werfen wir einen Blick auf die Situation des Elektronikabfalls und darauf, wie viel von diesem Abfall überhaupt existiert. 

Der rasch ansteigende toxische E‑Abfall

Elektronikabfall oder E‑Abfall bezieht sich auf elektronische Produkte, die nicht funktionieren, dem Ende ihrer ‘Nutzungsdauer’ nahekommen oder einfach unerwünscht sind. Es handelt sich im Grunde um weggeworfene Elektronik. 

Interessanterweise gehören nicht nur defekte Elektronikgeräte zur E‑Abfall‑Kategorie. Auch gebrauchte elektronische Geräte, die wiederverwendet, weiterverkauft, aufbereitet oder recycelt werden sollen, gelten als E‑Abfall.

Die US‑Umweltschutzbehörde (EPA) klassifiziert E‑Abfall tatsächlich in zehn Kategorien – große Haushaltsgeräte, kleine Haushaltsgeräte, IT‑Ausrüstung, Unterhaltungselektronik, Lampen und Leuchten, Spielzeug, Werkzeuge, medizinische Geräte, Messinstrumente und automatische Spender.

Im heutigen Zeitalter des technologischen Fortschritts, das zu immer raffinierteren, innovativen Produkten führt, wird sich die Definition von E‑Abfall voraussichtlich weiter ausdehnen.

Derzeit gehören zu dem Elektronikabfall Ihre Smartphones, Computer, Heizungen und Ventilatoren, Drucker, Massagestühle, Fernbedienungen, Laufbänder, Smartwatches, Herzmonitore, Kabel und Netzteile.

All dieser E‑Abfall, laut dem Global E‑waste Monitor (GEM) der UN, nimmt fünfmal schneller zu, als er recycelt wird.

Im Jahr 2022 wurden weltweit 62 Millionen Tonnen E‑Abfall erzeugt, wobei weniger als ein Viertel davon als ordnungsgemäß gesammelt und recycelt erfasst wurde. Die Entstehung von 62 Millionen Tonnen entspricht dem Gewicht von 107.000 der größten und schwersten Passagierflugzeuge der Welt.

Nach Kategorien machten kleine Geräte wie E‑Zigaretten, Spielzeug, Mikrowellen und Staubsauger 33 % des E‑Abfalls aus, von denen nur 12 % recycelt werden. Die Kategorie kleine IT‑ und Telekommunikationsausrüstung, zu der Handys, Laptops, Router und GPS‑Geräte gehören, machte 4,6 Millionen Tonnen E‑Abfall aus, von denen nur 22 % recycelt werden.

Die Sammel‑ und Wiederverwendungsrate ist tatsächlich am höchsten bei größeren Gerätekategorien wie Monitoren und Wärmeaustauschanlagen.

Laut dem Bericht betrug das geschätzte Gewicht der in E‑Abfall eingebetteten Metalle im Jahr 2022 31 Millionen Tonnen, zusammen mit 17 Millionen Tonnen Kunststoff und 14 Millionen Tonnen anderer Materialien wie Glas und Mineralien.

Bezüglich der in E‑Abfall enthaltenen Metalle betrug ihr Gesamtwert 91 Milliarden US‑Dollar, darunter 19 Milliarden US‑Dollar in Kupfer, 15 Milliarden US‑Dollar in Gold und 16 Milliarden US‑Dollar in Eisen.

Die jährliche Entstehung von E‑Abfall weltweit, so der Bericht, steigt derzeit um 2,6 Millionen Tonnen pro Jahr, was bedeutet, dass bis Ende dieses Jahrzehnts 82 Millionen Tonnen erreicht werden könnten. Die erwartete Masse ausrangierter Photovoltaikmodule soll bis 2030 viermal zunehmen.

Während der Bericht einen erheblichen Anstieg des E‑Abfalls vorhersagt, prognostiziert er auch einen Rückgang der Recyclingquote auf 20 % bis 2030 von 22,3 % im Jahr 2022.

Dieser Rückgang wird erwartet, weil die Anstrengungen beim Recycling im Vergleich zum erschreckenden Anstieg der weltweiten E‑Abfall‑Entstehung immer weiter auseinanderdriften. Der Bericht hob höheren Konsum, die zunehmende Elektronifizierung der Gesellschaft, technologischen Fortschritt, Designmängel, begrenzte Reparaturmöglichkeiten und unzureichende Infrastruktur für das Management von E‑Abfall hervor.

Sollten jedoch die Länder die Sammel‑ und Recyclingrate von E‑Abfall in den nächsten fünf Jahren auf 60 % erhöhen, würden die Vorteile die Kosten um mehr als 38 Milliarden US‑Dollar übersteigen.

Diese Zahl scheint jedoch kaum realisierbar, da die Umsetzung von E‑Abfall‑Gesetzgebung „weltweit eine echte Herausforderung bleibt“. Wie der Bericht feststellt, wird die langsame Recyclingrate wahrscheinlich dadurch begünstigt, dass nur 46 Länder Sammelquotenziele haben und noch weniger Recyclingquotenziele.

Zudem hatten 81 Länder im Jahr 2023 E‑Abfall‑Gesetze, was im Vergleich zu den vier Jahre zuvor (78) kaum ein Wachstum darstellte. 

Nicht nur steigt der Elektronikabfall, wie wir bereits sagten, er ist auch extrem toxisch. Etwa 70 % des toxischen Abfalls auf Deponien besteht tatsächlich aus E‑Abfall.

Dies liegt daran, dass die meisten Elektronikgeräte irgendeine Form von toxischen Materialien enthalten, darunter Quecksilber, Blei, Cadmium und Beryllium. All diese Stoffe stellen ernsthafte Risiken für unsere Umwelt dar. 

Ähnlich wie andere Abfälle endet E‑Abfall nicht nur auf Deponien. Wenn E‑Abfall auf Deponien gebracht wird, löst er sich in mikroskopischen Spuren auf und dringt dort ein, wodurch er schließlich in den Boden sickert, wo die Spuren toxischer Materialien im Grundwasser auftauchen. Anschließend gelangt er in das Süßwasser der umliegenden Region.

Wenn E‑Abfall also nicht ordnungsgemäß recycelt wird, kann er sowohl für die Umwelt als auch für unsere Gesundheit eine Gefahr darstellen. Recycling durch unsichere Praktiken wie das Ablagern auf Land oder in Gewässern, offenes Verbrennen, die Vermischung mit regulärem Abfall, manuelle Demontage und andere Methoden setzen ebenfalls toxische Chemikalien frei, gegen die Kinder und schwangere Frauen besonders empfindlich sind.

Klicken Sie hier, um zu erfahren, wie die Entsorgung defekter Batteriezellen funktioniert.

E‑Abfall in Gold verwandeln & Nachhaltigkeit erreichen

Jetzt, da sich so viel E‑Abfall ansammelt, der, wie wir gesehen haben, viel Gold enthält, versuchen Forscher, zwei Fliegen mit einer Klappe zu schlagen. 

Gold (Au) ist ein Edelmetall, das mehrere Eigenschaften besitzt, die es äußerst wertvoll machen. Dieses gelbe Metall ist hoch formbar und sehr langlebig. Gold kommt in der Natur in vergleichsweise reiner Form vor und hat zahlreiche Anwendungsbereiche, einschließlich in der Technologie. Das gelbe Metall wird in Smartphones, Computern und medizinischen Geräten verwendet, weil es korrosionsbeständig und der beste elektrische Leiter ist. 

In der Medizin verbessern Goldnanopartikel Diagnostik und ermöglichen gezielte Therapien, und ihre Biokompatibilität macht sie zu einem hervorragenden Material für chirurgische Werkzeuge und Implantate. Neben der Verwendung in der Luft‑ und Raumfahrt sowie in dekorativen Produkten wie Schmuck ist Gold ein äußerst beliebtes Mittel zum Vermögensschutz. 

Seit Jahrhunderten greifen Investoren zu diesem Metall als sicherem Hafen in Krisen, bei wirtschaftlicher Unsicherheit und politischer Instabilität. Selbst Zentralbanken halten Gold, um ihre Fiat‑Währungen zu stabilisieren.

Zum Zeitpunkt dieses Schreibens liegt der Goldpreis bei 2.664 $ pro Unze, nur 4,5 % unter seinem Höchststand von 2.790 $, der Ende Oktober 2024 erreicht wurde.

Diese begehrte natürliche Ressource wird jedoch durch ein langsames, komplexes und teures Verfahren gewonnen, das zeitaufwendig, energieintensiv ist und Umweltopfer erfordert. Um die Umweltauswirkungen zu minimieren, hat sich das Goldrecycling als nachhaltige Alternative etabliert, wobei heute etwa 25 % des weltweiten Goldes recycelt werden.

Im Zuge dieses Wandels zu einem nachhaltigeren Ansatz zeigen defekte Elektronikgeräte, wie die Studie feststellt, „ein wertvolles Reservoir für die Goldrückgewinnung“.

Angesichts der breiten Einsatzmöglichkeiten von Gold, der steigenden Nachfrage und der zunehmenden Akzeptanz von recyceltem Gold, weil Verbraucher umweltbewusster werden, besteht nun ein Bedarf an innovativen Methoden zur Rückgewinnung von Edelmetallen aus E‑Abfall.

Goldrecycling nutzt fortschrittliche Techniken, bei denen Gold durch chemische Prozesse von anderen Materialien getrennt wird. Das ist entscheidend, um die Reinheit des recycelten Goldes zu erreichen.

Konventionell werden aggressive Chemikalien eingesetzt, um Gold aus E‑Abfall zurückzugewinnen, der schätzungsweise etwa zehnmal mehr Gold enthält als aus einer Tonne Erz gewonnen werden kann. Zu diesen aggressiven Chemikalien gehört Cyanid, ein hochgiftiges Mittel, das erhebliche Umweltrisiken birgt. 

Das von Forschern der Cornell University in Zusammenarbeit mit deutschen Wissenschaftlern geleitete Team entwickelte ein Verfahren, das keine gefährlichen Chemikalien verwendet, sondern chemische Adsorption nutzt, um Gold aus Elektronikabfall zurückzugewinnen. 

Die Forscher synthetisierten zwei leichte, leicht herstellbare, tetrazinbasierte, vinylverknüpfte kovalente organische Gerüste (VCOFs), um Goldionen und -partikel aus den Leiterplatten ausrangierter elektronischer Geräte zu extrahieren. Neben der Adsorption von Goldpartikeln katalysieren diese VCOFs, die hohe Photostromantworten und niedrige Bandlücken aufweisen, auch die Carboxylierung von terminalen Alkinen. 

Kovalente organische Gerüste (COFs) sind poröse kristalline Materialien mit verschiedenen potenziellen Anwendungen, darunter Energiespeicherung und chemische Sensorik. Das Team stellte ein Paar VCOFs her, das auf der Basis von Tetraphenylethylen (TPE) und Tetrathiafulvalen (TTF) basiert.

Laut der Studie beträgt die wässrige Au(III)-Adsorptionskapazität von TTF-COF 2440 mg g⁻¹, während die von TPE-COF 1639 mg g⁻¹ beträgt.

Die vom Team erzielten Ergebnisse waren spektakulär, wobei einer der VCOFs selektiv bis zu 99,9 % des Goldes aus den Geräten extrahierte. Andere Metalle wie Nickel (Ni) und Kupfer (Cu) machten nur 5 % bzw. 2 % des zurückgewonnenen Materials aus.

Der Grund für die überlegene Goldaufnahme von Tetrathiafulvalen (TTF)-COF liegt darin, dass die Verbindung schwefelreich ist. Schwefel spielt eine Schlüsselrolle bei der Bildung von Goldvorkommen. 

Daher ist es logisch, dass organisch‑schwefelhaltige Verbindungen eine so hohe Adsorptionskapazität zeigen. Aber das ist nicht alles. Das TTF-COF kann zudem bis zu 16 Waschgänge und Wiederverwendungen durchlaufen, wobei es nur wenig an Adsorptionsleistung verliert.

Bezüglich der Selektivität der Methode stellte Abbaspourrad fest, dass andere Goldrückgewinnungsverfahren nicht selektiv seien und daher Verunreinigungen erzeugen. Angesichts der großen Menge an Edelmetallen in elektronischen Geräten ist es jedoch „sehr wichtig, sie so zurückzugewinnen, dass man das gewünschte Metall – in diesem Fall Gold – selektiv erfassen kann“.

Dies ist jedoch nicht das Ende dessen, was die neu entwickelte Methode erreichen kann. Die zielgerichteten COFs können anschließend verwendet werden, um E‑Abfall in einen „wertvollen Katalysator für eine nützliche grüne organische Transformation“ umzuwandeln.

Die Umwandlung von Kohlendioxid in organische Substanz wurde bei atmosphärischem CO₂‑Druck bei 122 °F (50 °C) mittels Carboxylierung erreicht.

„Indem wir CO₂ in wertschöpfende Materialien umwandeln, reduzieren wir nicht nur den Abfallentsorgungsbedarf, sondern bieten sowohl ökologische als auch praktische Vorteile. Das ist ein echter Gewinn für die Umwelt.“

– Leitender Autor Amin Zadehnazari, Postdoktorand im Labor des korrespondierenden Autors Alireza Abbaspourrad, Professor an der Abteilung für Ernährungswissenschaften, College of Agricultural and Life Sciences, Cornell University

Unternehmen, die im E‑Abfall‑Management tätig sind

Betrachten wir nun einige namhafte Unternehmen im Management und Recycling von Elektronikabfall, die zu den Bemühungen um ökologische Nachhaltigkeit beitragen.

1. LKQ Corporation

Dieses Unternehmen ist ein führender Anbieter von alternativen und Spezialteilen zur Reparatur von Autos und anderen Fahrzeugen. Es ist zudem im Recycling von Autoteilen und -materialien tätig und trägt zum Management von Elektronikabfall bei. Derzeit ist LKQ der dominierende Akteur im Aftermarket für Kollisionsteile in Nordamerika.

Mit einer Marktkapitalisierung von 9,48 Milliarden US‑Dollar werden die Aktien von LKQ Corp. derzeit zu 36,49 $ gehandelt, ein Rückgang von 0,71 % im Jahresverlauf (YTD). Das Unternehmen weist ein EPS (TTM) von 2,70 und ein KGV (TTM) von 13,52 auf. Die Dividendenrendite beträgt 3,29 %, was es für Anleger, die ein starkes passives Einkommen suchen, besonders attraktiv macht.

Für das dritte Quartal 2024 meldete LKQ Corp. einen Umsatz von 3,6 Milliarden US‑Dollar, was einem Anstieg von 0,5 % entspricht, während das bereinigte Nettoergebnis bei 230 Millionen US‑Dollar lag. Das Unternehmen beendete das Quartal mit einem freien Cashflow von 661 Millionen US‑Dollar und gab 200 Millionen US‑Dollar an die Aktionäre zurück, darunter 79 Millionen US‑Dollar an Bardividenden und 125 Millionen US‑Dollar für Aktienrückkäufe.

In diesem Zeitraum genehmigte der Vorstand zudem eine Erhöhung des Aktienrückkaufprogramms um 1 Milliarde US‑Dollar, wodurch es auf 4,5 Milliarden US‑Dollar angehoben wurde, was die Fähigkeit des Unternehmens weiter stärkt, zusätzlichen Wert zurückzugeben.

2. Republic Services

Dieser Anbieter von Umweltleistungen bietet die Sammlung, das Recycling und die Entsorgung von nicht gefährlichen Feststoffen an. Für das Recycling von Elektronik, Glühbirnen und Batterien stellt er separate Rücksendesets bereit und sorgt für eine verantwortungsvolle Handhabung, indem Daten vor der Entsorgung „siebenmal“ gelöscht werden.

Mit einer Marktkapitalisierung von 64,5 Milliarden US‑Dollar werden die Aktien von Republic Services (RSG ) derzeit zu 205 $ gehandelt, ein Anstieg von 2,1 % im Jahresverlauf (YTD). Das Unternehmen weist ein EPS (TTM) von 6,25 und ein KGV (TTM) von 32,48 auf. Die Dividendenrendite beträgt 1,13 %.

Für das dritte Quartal 2024 meldete Republic Services einen Umsatzanstieg von 6,5 %, während das Nettoergebnis bei 565,7 Millionen US‑Dollar lag. Der operative Cashflow YTD betrug 2,9 Milliarden US‑Dollar, während in diesem Zeitraum 834,3 Millionen US‑Dollar an die Aktionäre zurückgeführt wurden, darunter 329,5 Millionen US‑Dollar für Aktienrückkäufe und 504,8 Millionen US‑Dollar an gezahlten Dividenden.

„Unsere starke Leistung im dritten Quartal ist ein direktes Ergebnis der Umsetzung unserer strategischen Prioritäten.“

– CEO Jon Vander Ark

3. Waste Connections

Dieses Unternehmen für feste Abfallservices bietet Sammlung, Transfer, Entsorgung und Recycling von Abfällen an. Laut der offiziellen Website von Waste Connections (WCN ) akzeptiert es elektronische Abfälle wie Fernseher und Computermonitore. Sein Fokus liegt auf einer saubereren, grüneren Zukunft, indem potenziell gefährliche Materialien von Deponien ferngehalten werden.

Mit einer Marktkapitalisierung von 45 Milliarden US‑Dollar werden die Aktien von Waste Connections derzeit zu 174,38 $ gehandelt, ein Anstieg von 1,37 % im Jahresverlauf (YTD). Das Unternehmen weist ein EPS (TTM) von 3,64 und ein KGV (TTM) von 47,42 auf. Die Dividendenrendite beträgt 0,73 %.

Für das dritte Quartal 2024 meldete Waste Connections „besser als erwartet“ Ergebnisse mit einem Umsatz von 2,338 Milliarden US‑Dollar, ein Anstieg von 13,3 % gegenüber dem Vorjahr. Das Nettoergebnis des Unternehmens betrug 308 Millionen US‑Dollar, ein Anstieg von 17,3 % gegenüber dem Vorjahr, während die reguläre Quartalsdividende um 10,5 % erhöht wurde. Der operative Netto‑Cashflow YTD betrug 1,660 Milliarden US‑Dollar, während der bereinigte freie Cashflow bei 1,044 Milliarden US‑Dollar lag.

Fazit

Die zunehmende Digitalisierung und damit der wachsende Konsum von Elektronik führen zu einem raschen Anstieg des E‑Abfalls. Die häufige Einführung neuer Modelle, niedrige Recyclingquoten, kurze Innovationszyklen und die verkürzte durchschnittliche Lebensdauer von Elektronikprodukten sind die Faktoren, die zu diesem Problem beitragen. 

Die neueste Forschung der Cornell University wandelt E‑Abfall jedoch in eine enorme Chance um, indem sie ein bahnbrechendes, leicht herstellbares Verfahren präsentiert. Durch die Umwandlung von E‑Abfall in eine nachhaltige Ressource bietet diese Forschung doppelte Vorteile: die Rückgewinnung eines hochwertigen Vermögenswerts, nämlich Gold, und die Minderung der Umweltrisiken sowohl des E‑Abfalls als auch des Goldbergbaus. 

Studien wie diese sind in der heutigen Zeit, in der Konsumismus und technologischer Fortschritt in beispiellosem Ausmaß zunehmen, von entscheidender Bedeutung, da sie uns einen Weg zu einer Zukunft aufzeigen, in der Abfall kein Problem, sondern eine Ressource ist, die nur darauf wartet, genutzt zu werden!

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