Fraunhofer-Einrichtung für Wertstoffkreisläufe und Ressourcenstrategie IWKS
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SiSil

Erschließung von urbanen Silber- und Siliziumquellen

© pixabay

PV-Altmodule: Deutschlands wichtigste Quelle für Silber und Silizium

Photovoltaikmodule (PV-Module) sind in Deutschland die größte urbane Quelle für Sekundärsilizium und Sekundärsilber. Jede Tonne eines PV-Moduls enthält in etwa 30 kg Silizium und bis zu 0,5kg Silber. Herausfordernd ist jedoch die Beschaffung beider Rohstoffe aufgrund ihrer Importabhängigkeit. Die Primärherstellung von Rohsilizium ist nicht nur energieintensiv, sondern auch belastet durch den CO₂-Ausstoß. Das Recycling von Sekundärsilizium und Sekundärsilber könnte nicht nur mehr Unabhängigkeit gewähren, sondern zugleich wirtschaftliche als auch ökologische Vorteile bringen. 

Bei derzeitigen Recyclingprozessen werden die beiden Rohstoffe jedoch kaum als reine, wiederverwendbare Sekundärrohstoffe zurückgewonnen, deshalb besteht hier akuter Handlungsbedarf. Aufgrund des stark ansteigenden Rücklaufs von PV-Modulen, die am Ende ihres Lebenszyklus (End-of-Life) sind, müssen wir aktiv werden um Rohstoffe zurückzugewinnen, die Umweltbelastung zu reduzieren und die Importabhängigkeit zu verringern.

So will SiSil den Kreislauf schließen

Im Rahmen des Projektes soll eine skalierbare, wirtschaftliche Prozesskette zur Rückgewinnung von Silber und Silizium aus End-of-Life PV-Modulen entwickelt werden – ohne energieintensive thermische Schichttrennung. Dies gelingt durch:

  • Mechanische Hochdurchsatz-Aufbereitung und sensorbasierte Trennung der Modulfraktionen
  • Hydrometallurgische Extraktion von Metallen mit maximaler Kreislaufführung und Regeneration der Prozesschemikalien
  • Reintegration von Sekundärsilizium in industrielle Prozesse, insbesondere die Herstellung von Chlorsilanen
  • Datenbasierte Geschäftsmodelle und ein Verwertungsnetzwerk, das die gesamte Wertschöpfungskette schließt

Projektziele:

Um Abhängigkeiten zu verringern, Umweltbelastungen zu reduzieren und die Rohstoffe zurückzugewinnen sind folgende Ziele im Projekt spezifiziert:

  • 90-prozentige Rückgewinnung der Silber- und Siliziumanteile aus Altmodulen
  • Technische Erprobung mit mindestens 10 Tonnen Eingangsmaterial
  • Sekundärsilizium mit mindestens 98 % Reinheit soll wirtschaftlich konkurrenzfähig zu Primärsilizium sein
  • Optimierung des CO₂-Fußabdrucks des Sekundärsiliziums: dieser kann kleiner als ein Drittel des Primärsiliziums werden und dadurch die Ökobilanz erheblich verbessern
  • Entwicklung und Aufbau einer Pilotlinie zur Metall- und Siliziumrückgewinnung im Industriemaßstab
  • Aufbau eines belastbaren Verwertungsnetzwerks mit Erstverwerter und Abnehmer
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Angeschnittenes PV-Altmodul
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Verschiedene Materialfraktionen aus dem PV-Modul-Recycling (Feinfraktion l.; Grobfraktion r.)
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Rückgewonnenes PV-Glas

Erwartete Projektergebnisse:

  • Industriell skalierbarer Prozess, der echtes Recycling statt Downcycling ermöglicht und somit Silber und Silizium in hoher Qualität zurückführt
  • Marktfähige Sekundärrohstoffe: Silber (u.a. für Elektrogeräte) und Silizium
  • Signifikante Reduktion von Materialien, die bislang thermisch verwertet wurden -> höhere Wertschöpfung der Kunststoff- und Feinkornfraktionen
  • Wirtschaftlichkeit im industriellen Maßstab belegen, um weitere Anlagen und Standorte aufzubauen
  • Beitrag zur Versorgungssicherheit in Deutschland: Reduktion der Importabhängigkeit und spürbare CO₂-Einsparungen durch Rückgewinnung von Rohstoffen der PV-Module
  • Übertragbarkeit der Trenn- und Aufbereitungsprozesse auf verwandte Anwendungen (z.B. Brennstoffzellen) und Impulse für regulatorische Weiterentwicklungen

 

SiSil schließt den Kreislauf von PV-Rohstoffen indem Silber und Silizium zu einer wettbewerbsfähigen Ressource werden.