Erlangen
Jugend forscht

In Säure wird Schrott wieder flott

Alexander Gottschick hat eine Recyclingmethode entwickelt. Er wurde ebenso Landessieger wie Carina Kanitz aus Spardorf.
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Alexander Gottschick gelingt mit seinem Verfahren die Rückgewinnung von Reinmetallen aus Computer- und Elektroschrott. Foto: Wacker Chemie AG
Alexander Gottschick gelingt mit seinem Verfahren die Rückgewinnung von Reinmetallen aus Computer- und Elektroschrott. Foto: Wacker Chemie AG
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Aus dem 51. Wettbewerb "Jugend forscht" sind diesmal gleich zwei junge Talente aus dem Raum Erlangen als Landessieger hervorgegangen. Alexander Gottschick vom Ohm-Gymnasium in Erlangen hat mit seinem Projekt Rückgewinnung der Reinmetalle aus Computer- und Elektronikschrott im Fachbereich Chemie gewonnen und erhielt außerdem den Sonderpreis der Hermann-Gutmann-Stiftung für Metallrecycling. Und Carina Kanitz vom Emil-von-Behring-Gymnasium in Spardorf, die erst kürzlich deutsche Physik-Meisterin im German Young Physicists' Tournament wurde, konnte sich mit der physikalischen Analyse einer Wasserfontäne als Landessiegerin durchsetzen.

Nun freuen sich die beiden Gewinner auf den Bundeswettbewerb von Jugend forscht, der vom 26. bis 29. Mai in Paderborn stattfinden wird.
Beim Finale messen sich die Besten des Landes in den sieben Fachgebieten Arbeitswelt, Biologie, Chemie, Geo- und Raumwissenschaften, Mathematik / Informatik, Physik und Technik.
Im Interview erklären die beiden Nachwuchs-Wissenschaftler, was es mit ihren Forschungen auf sich hat.

Wie bist Du auf die Idee zu diesem Projekt gekommen?
Alexander Gottschick: Vor zwei Jahren wurden an meinem Gymnasium die Computer ausgetauscht. Im Hof stand ein großer Wertstoff-Container mit Elektronikschrott - so entstand die Idee, ein Verfahren zur Rückgewinnung von Metallen zu entwickeln. Weltweit werden nur 20 bis 30 Prozent des Elektroschrotts recycelt. Beim herkömmlichen Verfahren wird der Schrott zunächst per Hand vorsortiert, dann geschmolzen. Leider belastet diese Methode die Energiebilanz und die Umwelt.
Das von mir entwickelte Verfahren ist umweltfreundlich und wirtschaftlich rentabel. Schrott wird zerkleinert, in Säure aufgelöst, es wird eine Base hinzugegeben und dann können, je nach pH-Wert der Lösung, Metallverbindungen ausgefällt werden. Diese werden anschließend chemisch reduziert. Und zwar zu Reinmetallen - so wie sie im Periodensystem vorkommen, ohne jegliche Legierung und mit einem extrem hohen Reinheitsgrad (bis zu 99,9 Prozent). Ich konnte bei meinem Experiment Gold, Kupfer und Mangan zurückgewinnen sowie Nickel und Eisen nachweisen. Das Verfahren ist in sich geschlossen: Wenn etwa Gase entstehen, können diese in die Lösung zurückgeführt und als Säure - zum Beispiel Salpeter- oder Salzsäure - weiterverwendet werden.

Warum ausgerechnet Computer- und Elektroschrott?
Alexander Gottschick: Weil dieser "Rohstoff" in großen Mengen verfügbar ist - weltweit fallen etwa 50 Millionen Tonnen pro Jahr davon an. Außerdem ist er wertvoll! Aus sechs Computer-Prozessoren konnte ich 0,23 Prozent der Masse des Ausgangsmaterials als Gold zurückgewinnen. Bei im Bergbau gewonnenem Erz beträgt dieser Wert bestenfalls 0,0001 bis 0,001Prozent. Das Gold aus den 6 CPUs im Wert von 8 Euro reichte, um eine Münze zu vergolden. Elektroschrott enthält auch bis zu viermal mehr Kupfer als Erz. Man kann jegliche Metalle und Halbmetalle zurückgewinnen: Eisen, Nickel, Silizium, Mangan ...

Wurdest Du schon von interessierten Firmen kontaktiert?
Alexander Gottschick: Die Firma Wacker Chemie AG hat den Landeswettbewerb Jugend forscht gesponsert. Ich durfte mein Projekt daher auch einem Mitglied des Vorstandes vorstellen. Interesse ist auf jeden Fall vorhanden. Um die Reinmetalle nachzuweisen, habe ich auch einen neuartigen Aufbau zur Emissionsspektrometrie entwickelt. Auf dem Grundprinzip einer Hohlkathodenlampe und dem eines Emissionsspektrometers basierend, kann man damit zu analysierende Metalle exakt bestimmen und eventuelle Verunreinigungen nachweisen.

Carina, was fasziniert Dich an Hydrodynamik?
Carina Kanitz: Mich interessieren und faszinieren eigentlich alle Bereiche der Physik. Ich habe mir das Thema ausgesucht, weil mich das Experiment an sich fasziniert. Mit sehr einfachen Mitteln kann man eine meterhohe Fontäne erzeugen, allein durch die Kraft der Fontäne.

Worin lag die Herausforderung bei der Analyse einer Wasserfontäne?
Carina Kanitz:Mein Ziel war es, ein physikalisches Modell für eine 20-Milliliter-Pipette zu entwickeln, das die Vorhersage der Höhe einer Fontäne erlaubt. Zur Entwicklung eines solchen Modells muss man Annahmen treffen und sich überlegen, welche physikalischen Prinzipien gelten. Das war wohl der schwierigste theoretische Teil. Aber auch beim experimentellen Überprüfen der Theorien bin ich immer wieder auf Schwierigkeiten gestoßen. Wie soll man zum Beispiel die Temperatur einer von Wasser umschlossenen, sich bewegenden Luftblase messen? Man könnte mein Projekt als Grundlagenforschung zu dem Thema verstehen, wie sich Wasser in einem Rohr mit nichtkonstanter Druckdifferenz verhält, und wie Wärmeübertragung an Luftblasen passiert.

Das Gespräch führte
Pascale Ferry

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