Uni­ver­si­tät Bay­reuth: Kal­zi­um­fluo­rid, ein wert­vol­ler Rohstoff

Symbolbild Bildung

Ein neu­es Syn­the­se-Ver­fah­ren soll teu­re Impor­te ersetzen

Ein vom Bun­des­mi­ni­ste­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) geför­der­tes Ver­bund­pro­jekt unter der Lei­tung von Prof. Dr. Moni­ka Wil­lert-Pora­da (Uni­ver­si­tät Bay­reuth) zielt dar­auf ab, aus fluor­hal­ti­gen Rest­stof­fen kosten- und ener­gie­ef­fi­zi­ent Kal­zi­um­fluo­rid her­zu­stel­len. Am 17. und 18. April 2013 wird das For­schungs­pro­jekt im Rah­men einer Kick-off-Ver­an­stal­tung im Helm­holtz-Insti­tut Frei­berg für Res­sour­cen­tech­no­lo­gie vorgestellt.

Kal­zi­um­fluo­rid wird heu­te welt­weit für die indu­stri­el­le Fer­ti­gung tech­no­lo­gisch hoch­wer­ti­ger Pro­duk­te benö­tigt. Das in der Natur vor­kom­men­de Mine­ral – es wird Fluss­spat genannt – ist unent­behr­lich für die Her­stel­lung von Fluss­säu­re, die in der Halb­lei­ter­indu­strie und in der Erd­öl­in­du­strie zum Ein­satz kommt. Und auch Unter­neh­men, die Fluor­po­ly­me­re her­stel­len, sind durch die Ver­ar­bei­tung von Fluss­säu­re indi­rekt auf Kal­zi­um­fluo­rid ange­wie­sen. Fluor­po­ly­me­re sind Hoch­lei­stungs­kunst­stof­fe, zu denen bei­spiels­wei­se das PTFE (Poly­te­tra­flu­or­ethy­len) zählt – bes­ser bekannt unter dem recht­lich geschütz­ten Mar­ken­na­men „Tef­lon“.

Ange­sichts die­ser Schlüs­sel­funk­ti­on für die Indu­strie ist es für euro­päi­sche Unter­neh­men umso pro­ble­ma­ti­scher, dass Kal­zi­um­fluo­rid ein ver­gleichs­wei­se schwer ver­füg­ba­rer Roh­stoff ist, der haupt­säch­lich außer­halb Euro­pas im Berg­bau gewon­nen wird. Er kann nicht durch leich­ter ver­füg­ba­re Roh­stof­fe ersetzt wer­den. Unter­neh­men in Deutsch­land und ande­ren Mit­glieds­län­dern der EU sind daher auf Impor­te ange­wie­sen. Die aber gestal­ten sich umso kost­spie­li­ger, je stär­ker die Nach­fra­ge auf dem Welt­markt ist.

Hier setzt ein mate­ri­al­wis­sen­schaft­li­ches For­schungs- und Ent­wick­lungs­vor­ha­ben ein, das von Prof. Dr. Moni­ka Wil­lert-Pora­da am Lehr­stuhl für Werk­stoff­ver­ar­bei­tung der Uni­ver­si­tät Bay­reuth gelei­tet wird. Koope­ra­ti­ons­part­ner sind die Dyne­on GmbH, die Flu­or­che­mie Stulln GmbH und das For­schungs­in­sti­tut InVer­Tec, ein An-Insti­tut der Uni­ver­si­tät Bay­reuth. Gemein­sam wol­len die Pro­jekt­part­ner ein fle­xi­bel ein­setz­ba­res und lei­stungs­star­kes Syn­the­se-Ver­fah­ren ent­wickeln, das in der Lage sein soll, Rest­stof­fe aus der Indu­strie­pro­duk­ti­on kosten- und ener­gie­ef­fi­zi­ent zu Kal­zi­um­fluo­rid wei­ter­zu­ver­ar­bei­ten. Wird die­ses anspruchs­vol­le Pro­jekt­ziel erreicht und indu­stri­ell umge­setzt, steht Fluss­spat eines Tages in gro­ßen Men­gen als Sekun­där­roh­stoff zur Verfügung.

Das Bun­des­mi­ni­ste­ri­um für Bil­dung und For­schung (BMBF) unter­stützt das Ver­bund­vor­ha­ben drei Jah­re lang im Rah­men der För­der­maß­nah­me „r³ Inno­va­ti­ve Tech­no­lo­gien für Res­sour­cen­ef­fi­zi­enz – Stra­te­gi­sche Metal­le und Mine­ra­li­en“. Die För­der­sum­me beläuft sich ins­ge­samt auf knapp 340.000 Euro.

Am 17. und 18. April 2013 wer­den die Bay­reu­ther Pro­jekt­ver­ant­wort­li­chen an einer Kick-off-Ver­an­stal­tung für r³-Pro­jek­te teil­neh­men und in die­sem Rah­men auch die bereits 2012 ange­lau­fe­nen For­schungs­ar­bei­ten zum Fluss­spat vor­stel­len. Gast­ge­ber der Ver­an­stal­tung ist das Helm­holtz-Insti­tut Frei­berg für Res­sour­cen­tech­no­lo­gie. Das 2011 gegrün­de­te Insti­tut will durch die Ent­wick­lung inno­va­ti­ver Tech­no­lo­gien dazu bei­tra­gen, dass mine­ra­li­sche und metall­hal­ti­ge Roh­stof­fe effi­zi­en­ter bereit­ge­stellt und genutzt wer­den können.

Dr. Thor­sten Ger­des, der die Zusam­men­ar­beit der Pro­jekt­part­ner von Bay­reuth aus koor­di-niert, ist ange­sichts der bis­he­ri­gen Pro­jekt­fort­schrit­te opti­mi­stisch: „Das Ver­fah­ren, das wir der­zeit ent­wickeln, besteht im Wesent­li­chen aus zwei Abschnit­ten: In einer ersten Stu­fe wer­den fluor­hal­ti­ge, orga­ni­sche Poly­me­re und nie­der­mo­le­ku­la­re Rest­stof­fe, wie sie in der Indu­strie­pro­duk­ti­on anfal­len, in Koh­len­di­oxid, Flu­or­was­ser­stoff und Was­ser zer­legt. Aus der ent­ste­hen­den Fluss­säu­re oder dem Flu­or­was­ser­stoff syn­the­ti­sie­ren wir in einer zwei­ten Stu­fe Fluss­spat. Bereits jetzt zeigt sich, dass wir syn­the­ti­schen Fluss­spat mit hoher Qua­li­tät her­stel­len können.“