Marie Perrin

Die Nachfrage nach Elementen der Seltenen Erden steigt sprunghaft an, weil sie zur Herstellung von Smartphones, LED-Displays, Windturbinen und Elektrofahrzeugen benötigt werden. Die Gewinnung und Verarbeitung von Elementen der Seltenen Erden (REE) kann bis zu 2 000 Tonnen giftige Abfälle pro Tonne gewonnener REE betragen – darunter bis zu 1 Tonne radioaktiver Abfall. Europa deckt nahezu seinen gesamten Bedarf durch Importe und nur 1 % der Seltenen Erden werden recycelt. Herkömmliche Zurückgewinnungsverfahren erfordern den Einsatz giftiger Chemikalien und Massenverarbeitungsvorgänge mit 100 bis 1 000 Iterationen, um eine ausreichend hohe Reinheit zu erreichen. 

Die von Perrin entwickelte Methode zur Zurückgewinnung von Europium bietet eine Lösung für diese Probleme. Das Verfahren umfasst zunächst das Zerlegen von Leuchtstofflampen und Extrahieren des Phosphorpulvers, das Elemente der Seltenen Erden enthält, während Quecksilber sicher entfernt wird. Das Pulver wird anschließend in einer Säure aufgelöst und es entsteht eine Lösung, die reich an REE ist. Durch Zuführung von Schwefelmolekülen (Tetrathiotungstate-Ligand) wird eine Redoxreaktion ausgelöst, die einen Goldniederschlag bildet, der reich an Europium ist, während Yttrium, ein weiteres REE, in der Lösung verbleibt. Der Europium-Feststoff wird herausgefiltert und mit Ammoniumoxalat in Wasser behandelt, was gleichzeitig die Rückgewinnung des Extraktionsmittels zur Wiederverwendung ermöglicht. In einem letzten Schritt wird durch Kalzinierung Europiumoxid erzeugt und das Recyclingverfahren abgeschlossen. 

Von wissenschaftlicher Neugier zu einer nachhaltigen Innovation 

Perrin, die in einer französischen Familie in den USA geboren wurde, wuchs mit dem Einfluss zweier bedeutender Personen auf: Maria Salomea Skłodowska-Curie und ihre Mutter. "Meine Mutter ist die beste Chemikerin, die ich kenne, und ich wollte schon früh eine wissenschaftliche Laufbahn einschlagen." Perrin erlangte ihren Masterabschluss an der Ecole Polytechnique und Université Paris Saclay und schloss dann ihre Doktorarbeit an der ETH Zürich ab. Während ihrer Doktorarbeit unter Professor Victor Mougel forschte sie zunächst an der Verwendung von REE zur Reinigung von Wasser und Regenerierung von Düngemitteln. Die Entdeckung der einzigartigen Abscheidungseigenschaften war jedoch der Auslöser dafür, dass sie den Schwerpunkt ihrer Forschungsarbeiten auf das Recycling von REE verlagerte. 

Mit der Unterstützung der Technologietransferstelle der ETH und von Professor Mougel reichte Perrin eine Patentanmeldung für das Verfahren ein. Später veröffentlichte sie ihre Arbeit in der Fachpublikation Nature und nahm auch an verschiedenen Förderungsprogrammen für Gründer und an Start-up-Wettbewerben teil. Dies half ihr, Finanzierung, Industriepartnerschaften und Unterstützung durch Mentoren zu erhalten. Zusammen mit Mougel und einer langjährigen Freundin, Maria Pujos, gründete Perrin REEcover, um Hersteller auf dem Weg zu einer Kreislaufwirtschaft zu unterstützen, in der Abfall keine Last, sondern eine wertvolle Ressource ist. Perrin erklärt: "Wir haben viele Unternehmen kontaktiert, doch zu Beginn war es schwierig, etwas zu erreichen. Bei unserer Kontaktaufnahme mit den Unternehmen wurde uns bewusst, dass viele Industrien keinen Einfluss auf ihre Lieferkette haben." 

Das in der Schweiz ansässige Startup befasste sich anfänglich mit der Zurückgewinnung von Europium aus Leuchtstofflampen, erweitert sein Angebot nun aber auch auf das Recycling Seltener Erden aus Magneten, die zur Herstellung von Elektrofahrzeugen, Windturbinen und Elektronikgeräten benötigt werden. Das Team arbeitet außerdem an Machbarkeitsstudien hinsichtlich des Einsatzes der Technologie in anderen REE-Abfallströmen. 

Ein Beitrag zum Erreichen der Ziele der Vereinten Nationen für nachhaltige Entwicklung (SDGs) 

Perrins Verfahren unterstützt Nachhaltigkeitsziel 12 (Nachhaltige/r Konsum und Produktion), indem es die Zurückgewinnung von Seltenen Erden effizienter und nachhaltiger macht, und zu Nachhaltigkeitsziel 15 (Leben an Land), indem es den Bedarf an durch Abbau gewonnenen REE reduziert.