Development of analytical methods to quantify technology-critical metals in e-waste for recycling assessments
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Masterarbeit
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Abstract
Das Ziel die europäische Kreislaufwirtschaft zu optimieren und die Recyclingeffizienz zu erhöhen, um Umweltauswirkungen zu verringern, geht mit einer Steigerung der Recyclingraten von Elektro- und Elektronikaltgeräten einher. Durch Entwicklung effizienter Recyclingtechnologien können künftige Versorgungsrisiken verhindert und die Autonomie Europas gefördert werden. Die globale Überwachung der Massenströme von Elektro- und Elektronik-Altgeräten, die Schaffung einer offiziellen Datenbank und die Bestimmung der Materialzusammensetzungen sind grundlegende Voraussetzungen für die Entwicklung nachhaltiger Recyclinglösungen. Standardisierte Analysemethoden und zertifizierte Referenzmaterialien sollten etabliert werden, um die Vergleichbarkeit der Messergebnisse zu gewährleisten. Die Masterarbeit wurde im Rahmen des EU-Projekts MetroCycleEU durchgeführt, mit dem Ziel Strategien zur Probenahme und Probenvorbereitung von E-Abfällen sowie harmonisierte Multielementmethoden zur Messung kritischer Elemente in Siedlungsabfällen zu entwickeln. Im Rahmen dieses Projekts wurden zertifizierte Referenzmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien, Leuchtdioden und Leiterplatten entwickelt und im Rahmen eines Ringversuchs charakterisiert. Damit die Zuverlässigkeit ausgewählter Analysemethoden sowie mögliche Fehlerquellen in der vorangegangenen Probenvorbereitung untersucht werden können, wurden im Rahmen dieser Masterarbeit alle drei Materialien analysiert. Als Messmethoden wurden die induktiv gekoppelte Plasma-Tandem-Massenspektrometrie (ICP-MS/MS), die Mikrowellenplasma-Atomemissionsspektrometrie (MP-AES) und die beiden RFA-Techniken energiedispersive (pXRF) und wellenlängendispersive (WD-XRF) Röntgenfluoreszenzanalyse eingesetzt. Als Probenvorbereitungsschritt zum Auflösen fester Proben wurde ein Mikrowellenaufschluss (Königswasser, HBF4) gewählt. Für die charakterisierten Hauptbestandteile Co, Cu und Ni konnten mit allen Messmethoden zuverlässige Ergebnisse erzielt werden. Mit 90 % bis 105 % wurden die besten Wiederfindungen allerdings mit ICP-MS/MS erreicht. Für die Charakterisierung der Nebenbestandteile Ag, Dy, Ga, Ge, Gd, La, Nd, Pd und Pr weisen die Messmethoden MP-AES, pXRF und WD-XRF deutliche Einschränkungen hinsichtlich Nachweis- und Bestimmungsgrenzen (LOD, LOQ) auf. Das Element Titan weist für die gewählte ICP-MS/MS Messmethode eine Wiederfindung von 0 %, während die beiden RFA-Methoden Wiederfindungsraten von 97 % (WD-XRF) und 89 % (pXRF) aufweisen. Die deutliche Unterbestimmung durch ICP-MS/MS lässt sich auf Probleme in der Probenvorbereitung durch einen unvollständigen Mikrowellenaufschluss zurückführen, was den Vorteil beiden RFA-Methoden, feste Proben charakterisieren zu können, verdeutlicht.
Details
Titel in Übersetzung | Quantifizierung von (Technologie-kritischen) Metallen in E-Schrott |
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Originalsprache | Englisch |
Gradverleihende Hochschule | |
Betreuer/-in / Berater/-in |
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Datum der Bewilligung | 20 Dez. 2024 |
Status | Veröffentlicht - 2024 |