Mikroelektronik

HZDR und FCM: Pilotanlage zur Gallium-Rückgewinnung geht in Freiberg an den Start

22. September 2025. Gallium ist ein strategisch wichtiges Element und Rückgrat der Halbleiterindustrie für Anwendungen der mobilen Datenübertragung und Optoelektronik. Es ist in Wafern (GaAs, GaN), elektronischen Chips oder optischen Bauelementen wie LEDs oder Lasern verbaut. Ein Kilogramm Gallium kostet aktuell etwa eintausend Euro, Tendenz steigend. Bei der industriellen Verarbeitung geht ein beträchtlicher Teil des Rohstoffs bereits verloren, wenn etwa Ätz- oder Polierprozesse Material abtragen. Die Rückstände sind teilweise stark verdünnt oder das Gemisch chemisch komplex, sodass eine Rückgewinnung auf klassisch chemischem Weg schwer umzusetzen ist. Hier setzt die Forschung des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) des HZDR an. Unter Anwendung eines biotechnologischen Verfahrens werden die Abwässer von Freiberg Compound Materials in einer Forschungsanlage im industriellen Maßstab aufbereitet und das Gallium zurückgewonnen.

FCM wurde 1995 gegründet, baut jedoch auf die lange Tradition der Halbleiterindustrie auf, die seit 1957 in Freiberg ansässig ist. In den letzten 25 Jahren wurden über 200 Mio. Euro in unsere moderne Fertigungsstätte mit einer derzeitigen Reinraumfläche von 1.700 m² einschließlich aufwendiger Analyse- und Messtechnik investiert. Foto: FMC

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Die biotechnologische Abteilung des HIF überträgt biochemische Prinzipien und biologische Funktionsträger auf völlig neue Anwendungen und verknüpft so Bioökonomie mit Ressourcentechnologie. Beim Recycling von Metallen kommt die Biosorption zum Einsatz: Biomoleküle mit der Fähigkeit, an bestimmte Ionen oder Moleküle zu binden, sind die entscheidenden Reagenzien für das Recycling. Um Gallium aus Industrieabwässern zurückzugewinnen haben sich Siderophore, also kleine organische Moleküle, als geeignet erwiesen. Federführender HIF-Wissenschaftler ist der Biochemieingenieur Dr. Rohan Jain: „Wir nutzen die metallbindende Eigenschaft der Siderophore, um Gallium aus den Industrieabwässern zurückzugewinnen. Mit einem patentierten Trennverfahren lösen wir das Gallium wieder von den Siderophoren, um beides erneut einsetzen zu können.“

Das Verfahren wurde erfolgreich im Labormaßstab mit 10 Millilitern Durchsatz pro Tag getestet, inzwischen bewältigt eine Pilotanlage bereits hundert Liter pro Tag. Der nächste Schritt ist die Überführung in den industriellen Maßstab. Dies will nun der Halbleiterhersteller Freiberg Compound Materials (FCM) GmbH erreichen. Am Firmensitz in Freiberg soll die Forschungsanlage bald tausend bis zweitausend Liter bearbeiten. Bei Herstellungsfirmen der Hightech-Branche fallen typischerweise zwischen 10.000 und 300.000 Liter Abwässer pro Tag an. Im Bergbau sogar 20 Millionen Liter oder mehr. Allein im deutschen Hochtechnologie-Sektor ließen sich zwei bis fünf Tonnen Gallium pro Jahr durch Recycling aus Abwässern einsparen und damit die Abhängigkeit von Importen reduzieren.

Über FCM

FCM wurde 1995 gegründet, baut jedoch auf die lange Tradition der Halbleiterindustrie auf, die seit 1957 in Freiberg ansässig ist. In den letzten 25 Jahren wurden über 200 Mio. Euro in eine moderne Fertigungsstätte mit einer derzeitigen Reinraumfläche von 1.700 m² einschließlich aufwendiger Analyse- und Messtechnik investiert. Im Unternehmen sind etwa 350 hochqualifizierte Mitarbeiter beschäftigt, deren Einsatzbereitschaft und Leistungsvermögen das Potential für Wachstum und Weiterentwicklung sind.

Über das HIF

Das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie (HIF) hat das Ziel, innovative Technologien für die Wirtschaft zu entwickeln, um mineralische und metallhaltige Rohstoffe effizienter bereitzustellen und zu nutzen sowie umweltfreundlich zu recyceln. Es wurde 2011 im Rahmen der Rohstoffstrategie der Bundesregierung gegründet, gehört zum Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) und kooperiert eng mit der TU Bergakademie Freiberg.

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