{"id":57558,"date":"2018-10-22T06:55:12","date_gmt":"2018-10-22T04:55:12","guid":{"rendered":"https:\/\/rss.nova-institut.net\/public.php?url=http%3A%2F%2Fwww.innovations-report.de%2Fhtml%2Fberichte%2Fbiowissenschaften-chemie%2Fbio-angeln-fuer-seltene-erden-wie-eiweiss-bruchstuecke-elektronik-schrott-recyceln.html"},"modified":"2018-10-16T21:05:04","modified_gmt":"2018-10-16T19:05:04","slug":"bio-angeln-fuer-seltene-erden-wie-eiweiss-bruchstuecke-elektronik-schrott-recyceln","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/bio-angeln-fuer-seltene-erden-wie-eiweiss-bruchstuecke-elektronik-schrott-recyceln\/","title":{"rendered":"Bio-Angeln f\u00fcr Seltene Erden: Wie Eiwei\u00df-Bruchst\u00fccke Elektronik-Schrott recyceln"},"content":{"rendered":"

Ohne wichtige Schl\u00fcssel-Elemente, wie Kupfer oder die Metalle der Seltenen Erden, funktioniert weder die moderne Elektronik noch flie\u00dft elektrischer Strom. Ausgediente Energiesparlampen, Handys, Computer und Schrotte k\u00f6nnten eine wichtige Quelle f\u00fcr diese Rohstoffe sein, allerdings lassen sich die wertvollen Hightech-Metalle von dort nur schwer zur\u00fcckgewinnen. Es sei denn, man angelt mit kleinen Eiwei\u00df-Bruchst\u00fccken danach, die Forscher vom Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und der Technischen Universit\u00e4t Bergakademie Freiberg<\/a> gerade in der Zeitschrift \u201eResearch in Microbiology\u201c<\/a> vorstellen.<\/strong><\/p>\n

\"Bakteriophagen<\/a>
Bakteriophagen als Werkzeug zur Entwicklung von Trenn-Materialien auf Peptid-Basis: Mit Peptiden (Mitte oben) lassen sich strategisch wichtige Rohstoffe wiedergewinnen. Um diese Protein-Bruchst\u00fccke f\u00fcr jedes Zielmaterial (orange) gezielt anfertigen zu k\u00f6nnen, setzt die Nachwuchsgruppe BioKollekt am HZDR Bakteriophagen \u2013 auf Bakterien spezialisierte Viren (links) \u2013 ein. Gebunden an ein Tr\u00e4germaterial (rechts), angeln die Peptide das gew\u00fcnschte Metall aus einer L\u00f6sung. Graphik: Franziska Lederer<\/figcaption><\/figure>\n

Die defekte Energiesparlampe und das ausgediente Handy wandern heutzutage mehr oder weniger zuverl\u00e4ssig \u00fcber Sammelbeh\u00e4lter in Gro\u00dfm\u00e4rkten und andernorts zu den Wertstoffh\u00f6fen. F\u00fcr besonders wertvolle Inhaltsstoffe wie die Seltenen Erden Terbium, Yttrium oder Lanthan, die oft nur in geringen Konzentrationen vorliegen und die fest mit anderen Komponenten verbunden sind, gibt es allerdings h\u00e4ufig noch keine wirtschaftlichen Recyclingtechnologien. \u201eAllein 25.000 Tonnen Leuchtpulver der ausgedienten Energiesparlampen d\u00fcrften daher in der Europ\u00e4ischen Union bis zum Jahr 2020 gesammelt werden\u201c, berichtet die Biologin Dr. Franziska Lederer vom HZDR.<\/p>\n

Fein verteilt stecken dort so exotisch klingende Verbindungen wie Yttrium-Oxid, Lanthan-Phosphat, Cer-Magnesium-Aluminium-Oxid und Barium-Magnesium-Aluminium-Oxid, die Spuren von Terbium, Cer, Europium und anderen Seltenen Erden enthalten. Die Seltenen Erden wiederum, ohne die weder Plasmabildschirme, noch Generatoren von Windkraftanlagen oder Elektromotoren f\u00fcr Autos mit Hybrid-Antrieb funktionieren, wurden in den vergangenen Jahren fast ausschlie\u00dflich in China gewonnen. Export-Beschr\u00e4nkungen k\u00f6nnen daher die hiesigen Schl\u00fcsseltechnologien massiv in Mitleidenschaft ziehen.<\/p>\n

Die Nachwuchsgruppe \u201eBioKollekt\u201c, die Dr. Lederer seit dem 1. Oktober 2018 am Helmholtz-Institut Freiberg f\u00fcr Ressourcentechnologie (HIF) \u2013 einem Institut des HZDR \u2013 leitet, besch\u00e4ftigt sich deshalb mit neuartigen Technologien, um Seltene Erden beispielsweise aus dem Leuchtpulver ausgedienter Energiesparlampen zu gewinnen. Mit diesen Methoden k\u00f6nnen aber auch wichtige Metalle wie Kupfer und Gold aus dem Abraum von Bergwerken gewonnen oder Plastik sortiert und wiederverwendet werden.<\/p>\n

Das Vorbild f\u00fcr diese Techniken findet die Biologin bei Viren, die auf Bakterien spezialisiert sind. Die H\u00fclle dieser winzigen \u201eBakteriophagen\u201c besteht aus rund 4.000 Proteinen. An diese wurden mit molekularbiologischen Methoden kurze Protein-Bruchst\u00fccke geheftet, die acht bis 16 Proteinbausteine lang sind. Von diesen Peptiden gibt es viele unterschiedliche Formen, Franziska Lederer kann daher mit einer Milliarde Bakteriophagen forschen, die jeweils unterschiedliche Peptide besitzen. Eine solche Sammlung nennen Molekularbiologen eine \u201eBibliothek\u201c.<\/p>\n

\u201eDie Peptide k\u00f6nnen kleine Taschen formen, in die bestimmte Mini-Strukturen passen\u201c, erkl\u00e4rt die Biologin. Dabei kann es sich zum Beispiel um das Seltene-Erd-Element Terbium handeln. Bringt die Forscherin ihre Bakteriophagen-Bibliothek mit einer solchen reinen Terbium-Verbindung zusammen, die an einer festen Oberfl\u00e4che h\u00e4ngt, bleiben beim Abwaschen die Bakteriophagen h\u00e4ngen, in deren Peptid-Tasche die Terbium-Verbindung recht gut passt.<\/p>\n

Vermehren bis zur perfekten Passf\u00e4higkeit<\/h3>\n

In einem zweiten Durchgang versch\u00e4rfen die Forscher dann die Bedingungen, so dass nur noch die Bakteriophagen h\u00e4ngen bleiben, in deren Peptid-Tasche die Terbium-Verbindung sehr gut passt. Jetzt folgt eine Analyse des Abschnitts im Erbgut dieser Bakteriophagen, der die Bauanleitung f\u00fcr das Peptid enth\u00e4lt. Nach dieser Bauanleitung l\u00e4sst Franziska Lederer dann die passenden Peptide f\u00fcr die Terbium-Verbindung anfertigen.<\/p>\n

Diese Peptide werden nun zum Beispiel an Partikel aus einem magnetischen Material geheftet. Mischt man diese Teilchen mit dem Leuchtpulver von Energiesparlampen in einer Br\u00fche, dann heften sie sich dort an die enthaltenen Terbium-Verbindungen. Anschlie\u00dfend fischen die Forscher mit einem Magneten die Partikel samt den Seltenen Erden wieder heraus. Nach dem Entfernen der Terbium-Verbindungen k\u00f6nnen die Teilchen mit den Peptiden wieder zum Recyceln eingesetzt werden. \u201eMit dieser Methode k\u00f6nnen wir spezifische Peptide f\u00fcr unterschiedliche Seltene Erden, aber auch f\u00fcr wichtige Metalle wie Kupfer, Gold oder verschiedene Platin-Metalle gewinnen und mit ihnen die jeweiligen Substanzen aus sehr verd\u00fcnnten und komplexen Gemischen extrahieren\u201c, erkl\u00e4rt Franziska Lederer.<\/p>\n

Die Erfinder dieser Phagen-Display-Methode wurden vor kurzem mit dem Nobelpreis f\u00fcr Chemie 2018 geehrt; lange vorher hatte die Dresdner Nachwuchsgruppenleiterin die Bakteriophagen-Bibliotheken aus der Gruppe des frisch gebackenen Nobelpreistr\u00e4gers George Smith an der amerikanischen University of Missouri<\/a> erhalten. Da andere Wissenschaftler die Phagen-Methode bisher nur f\u00fcr biologische Verfahren wie der Herstellung von Antik\u00f6rpern verwenden, leisten die HZDR-Forscher beim Recyceln von Metallen echte Pionierarbeit.<\/p>\n

Die spezifischen Peptide lassen sich auch an Styropor-K\u00fcgelchen anheften. Mit der jeweiligen, gebundenen Substanz schwimmen diese K\u00fcgelchen in einem Container an die Oberfl\u00e4che des Wassers und k\u00f6nnen einfach abgesch\u00f6pft werden. Mit solchen Methoden k\u00f6nnten auch Erze aus den Abraumhalden von Bergwerken gewonnen werden, in denen noch Spuren dieser Erze vorhanden sind.<\/p>\n

\u201eVielleicht k\u00f6nnen wir auch Peptide isolieren, die spezifisch bestimmte Kunststoffe binden\u201c, \u00fcberlegt Franziska Lederer. Bisher werden Plastik-Abf\u00e4lle n\u00e4mlich h\u00e4ufig verfeuert, weil sie ein Gemisch verschiedener Kunststoffe enthalten. Die Peptide der HZDR-Gruppe aber k\u00f6nnten diese Abfall-Mischungen in Zukunft vielleicht sortieren und so ein echtes Recycling einleiten. \u201eUnsere Forschung steht noch am Anfang und eine praktische Anwendung wird noch einige Zeit auf sich warten lassen. Unser Ziel ist es, mit unserer innovativen Technologieplattform das Recycling erheblich zu verbessern.\u201c<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ohne wichtige Schl\u00fcssel-Elemente, wie Kupfer oder die Metalle der Seltenen Erden, funktioniert weder die moderne Elektronik noch flie\u00dft elektrischer Strom. Ausgediente Energiesparlampen, Handys, Computer und Schrotte k\u00f6nnten eine wichtige Quelle f\u00fcr diese Rohstoffe sein, allerdings lassen sich die wertvollen Hightech-Metalle von dort nur schwer zur\u00fcckgewinnen. Es sei denn, man angelt mit kleinen Eiwei\u00df-Bruchst\u00fccken danach, die […]<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_seopress_robots_primary_cat":"","nova_meta_subtitle":"","footnotes":""},"categories":[5572],"tags":[13835,12682,15023],"supplier":[13907,1231],"class_list":["post-57558","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-bio-based","tag-recycle","tag-rohstoffe","tag-wiedergewinnung","supplier-helmholtz-zentrum-dresden-rossendorf-hzdr","supplier-technische-universitaet-bergakademie-freiberg"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/57558","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=57558"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/57558\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=57558"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=57558"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=57558"},{"taxonomy":"supplier","embeddable":true,"href":"https:\/\/renewable-carbon.eu\/news\/wp-json\/wp\/v2\/supplier?post=57558"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}