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Problem: Lack of knowledge about TCE stocks and flows in urban mines. TCE analysis is hindered by extreme heterogeneity of the waste and a lack of suitable CRMs. Analytical procedures providing SI traceable results are not available.
Solution: To enable comparability of analytical results and thus finally allow the improved recycling procedures, sampling strategies, analytical procedures, enabling SI traceable values and CRMs for TCE to be developed.
Technology critical elements (TCE) are key materials for high-tech products such as smartphones, notebooks and monitors. Their demand is expected to increase exponentially as a result of the shift towards greener economy through the deployment of renewable energy and electro mobility solutions (European Green Deal). This and the lack of natural resources in the EU, puts the market under pressure and leads to increasing prices. The need to secure TCE supply has become even more pressing under the current health crisis and it is a major objective of the Covid-19 Recovery Plan aimed at reinforcing Europe’s resilience and autonomy. A sustainable solution for solving this problem is first through recycling and finally through a circular economy. However, the analysis of waste streams is a complicating factor and requires suitable analytical solutions first, which need to be traceable to the SI to allow for comparability of measurement results throughout the recycling process or the circular economy. The required reference materials certified for TCE in the corresponding waste or secondary raw materials and specific documentary standards for TCE to comply with ISO/IEC 17025 requirements, however, are lacking. Furthermore, wastes from the urban mine are extremely heterogeneous, which makes the estimation of their TCE content difficult. Currently there is a lack of knowledge at the European level about the TCE stocks and flows in the urban mine. Given the high volume of waste generated and received, fast reliable analytical methods as well as sampling and sample preparation strategies are needed to determine the economic value of the waste and of the final product and to develop recycling procedures. Within this project we focus on a set of TCEs(Co, Ga, Ge, In, Ta, Nd, Pr, Dy, Gd, La, Au, Pt, Pd, Rh), which have been selected from the list of critical elements for Europe established by the EU in 2017. The overall objective of the project is to provide reliable and SI traceable determination of TCE in urban waste material at µg/g levels in order to increase the efficiency and accuracy of TCE recycling. This will be realized by developing validated SI-traceable reference methods, developing traceable and validated reference materials for the TCEs, validating the use of the routine methods and reference materials for real world applications and facilitating the take up of the technology and measurement infrastructure developed in the project by the measurement supply chain, standards developing organisations and end users.
Technologie-kritische Elemente (TCE) sind unentbehrliche Materialien für High-Tech Produkte wie Smartphones, Notebooks und Monitors. Ihr Bedarf wird voraussichtlich aufgrund des gesellschaftlichen Wandels hin zu einer grünen Ökonomie exponentiell ansteigen. Dieser Wandel wird vor allem auch durch erneuerbare Energien und Elektromobilität geprägt (European Green Deal). Diese Entwicklung in Verbindung mit einer nahezu fehlenden TCE Produktion in Europa setzt den Markt unter Druck und führt zu steigenden Preisen. Die Sicherung des TCE Nachschubs wurde in der gegenwärtigen Gesundheitskrise noch dringender und wurde daher auch zu einem der Hauptthemen des COVID-19 Recovery Plan, der eine Stärkung der europäischen Resilienz und Autonomie zum Ziel hat. Ein nachhaltige Lösung ist das Recycling der Abfall- bzw. Wertstoffe und letztendlich eine Circular Economy. Allerdings ist die Analyse von Abfallströmen schwierig und erfordert geeignete analytische Lösungen, die SI-rückführbare und somit vergleichbare Messergebnisse im gesamten Recyclingprozess ermöglichen. Die dafür erforderlichen, für TCE zertifizierte, Referenzmaterialien und nötige standardisierte Verfahren fehlen bisher nahezu vollständig. In diesem Beitrag werden die analytischen Herausforderungen, wie z.B. die extreme Heterogenität der Materialien, Schwierigkeiten beim Probenaufschluss und das Fehlen von Referenzmaterialien diskutiert. Und es wird das EMPIR-Projekt MetroCycleEU vorgestellt, dessen Ziel es ist Referenz- und Routineverfahren für ausgewählte TCE (Co, Ga, Ge, In, Ta, Nd, Pr, Dy, Gd, La, Au, Pt, Pd, Rh) zu entwickeln und Referenzmaterialien für Platinen, LEDs und Li-Batterien bereitzustellen.