Die französisch-amerikanische Chemikerin Marie Perrin hat eine sauberere Methode zur Wiederverwertung von seltenen Erden entwickelt, die giftige Abfälle reduziert und eine Kreislaufwirtschaft für wichtige grüne Technologien unterstützt.
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Seltene Erdelemente (englisch: Rare earth elements, REE) sind für alles von entscheidender Bedeutung – von Smartphones und Laptops bis hin zu Windkraftanlagen und Elektrofahrzeugen –, doch für ihre Gewinnung zahlt die Umwelt einen hohen Preis. Die Förderung einer Tonne seltener Erden kann bis zu 2.000 Tonnen giftiger Abfälle verursachen, darunter auch radioaktives Material. Die französisch-amerikanische Chemikerin Marie Perrin bietet eine sauberere Lösung an. An der ETH Zürich entwickelte sie ein schnelles und skalierbares Verfahren zur Rückgewinnung von Europium aus ausgedienten Leuchtstofflampen – ohne die Verschmutzung, die bei herkömmlichen Methoden entsteht.
„Heute arbeite ich daran, eine Technologie auf den Markt zu bringen, die ich während meines Graduiertenstudiums zur Wiederverwertung von seltenen Erden entwickelt habe“, sagt Perrin. „Diese sind in Ihrem Telefon, in Ihrem Computer und in vielen grünen Technologien wie Windkraftanlagen und Elektroautos enthalten. Wir haben eine Lösung [...] gefunden, um diese Metalle aus Abfällen zu gewinnen“, sagt sie.
Diese Innovation brachte ihr einen Platz unter den Top Ten der Tomorrow Shapers beim Young Inventors Prize 2025 des Europäischen Patentamts ein.
Eine goldene Lösung für giftigen Abfall
Im ersten Schritt des zum Patent angemeldeten Verfahrens werden die Lampen demontiert, um das Leuchtstoffpulver sicher zu extrahieren und das Quecksilber zu entfernen. Das Pulver wird in Säure gelöst und anschließend mit schwefelbasierten Molekülen kombiniert, die eine Redoxreaktion auslösen. Es entsteht ein goldfarbener Niederschlag, der reich an Europium ist, während andere Elemente wie Yttrium in der Lösung verbleiben. Der Feststoff wird gefiltert, mit Ammoniumoxalat behandelt, um das Extraktionsmittel zu regenerieren, und schließlich in nutzbares Europiumoxid umgewandelt.
Das Verfahren reduziert auch den Bedarf an giftigen Lösungsmitteln und ermöglicht die Wiederverwendung von Chemikalien in einem geschlossenen Kreislauf. „Unsere Erfindung ermöglicht es uns, diese Elemente effizienter zu trennen. Und wir tun dies aus Abfall, sodass diese kritischen Metalle nicht weggeworfen werden“, sagt sie.
Aus einer kindlichen Leidenschaft wird eine globale Mission
Perrin, die in den USA geboren und in Toulouse aufgewachsen ist, fühlte sich schon in jungen Jahren zur Chemie hingezogen – nicht zuletzt, weil beide Eltern Wissenschaftler sind. „Meine Mutter ist Chemikerin und hat mir schon früh ihre Leidenschaft für die Chemie vermittelt, die mich in meinen späteren Studien geleitet hat“, sagt sie rückblickend.
Perrins Doktorarbeit an der ETH Zürich begann zwar mit Arbeiten zur Wasseraufbereitung und nicht zur Trennung von seltenen Erden, doch schon früh im Projekt entdeckte Perrin gemeinsam mit ihrem Doktorvater Professor Victor Mougel, „dass die Moleküle, die wir verwendeten, für die Trennung von seltenen Erden verwendet werden könnten“.
Mit Unterstützung des Büros für Technologietransfer der ETH meldete Perrin ein Patent an, veröffentlichte ihre Ergebnisse in der Wissenschaftszeitschrift Nature und gründete gemeinsam mit Mougel und ihrer langjährigen Freundin Maria Pujos das Schweizer Start-up REEcover.
Obwohl REEcover über überzeugende Nachhaltigkeitsmerkmale verfügt, war der Weg dorthin mit Herausforderungen verbunden. „Wir haben uns an viele Unternehmen gewandt, hatten aber anfangs Schwierigkeiten, Eindruck zu machen“, erinnert sich Perrin. „Als wir begannen, Kontakte zu knüpfen, stellten wir fest, dass viele Branchen keine Kontrolle über ihre Lieferkette haben.“
Erweiterung auf neue Quellen von seltenen Erden
Anfangs war REEcover auf Lampen fokussiert. Nun erweitert das Unternehmen sein Tätigkeitsfeld auf die Rückgewinnung seltener Erden aus Magneten, die in Elektrofahrzeugen und Elektronik verwendet werden. Das Team führt Konzeptstudien durch, um die Methode für andere Abfallströme anzupassen, mit dem Ziel, die Industrie in Richtung Kreislaufwirtschaft zu bewegen.
Für Perrin ist dies keine Wissenschaft um der Wissenschaft willen. „Unsere Generation steht vor vielen Herausforderungen, von globalen Pandemien bis hin zum Klimawandel“, sagt sie. „Wenn Sie eine Idee haben, seien Sie mutig, kreativ und erweitern Sie stetig die Grenzen des menschlichen Wissens.“