Das CleanPCB-Projekt: Kupfer-Recycling für Fab Labs

Seit einiger Zeit beschäftigt sich Andreas Bochmann im Fab Lab mit einem Projekt aus der Chemie. Es geht um nichts Geringeres, als den Rohstoff-Kreislauf bei der Herstellung von Leiterplatten zu schließen. Geradezu ein Paradebeispiel für die Kreislaufwirtschaft.

Andreas, warum machst du das und wie bist du auf die Idee dazu gekommen?

Andreas: Also die Idee hat sich eher sehr langsam entwickelt. Erst mal, muss ich dazu sagen, ich bin da nicht alleine. Es machen auch noch Achim und Alexander aus dem Fab Lab Fabulous St. Pauli mit. Insbesondere mit Achim habe ich versucht, das Produzieren von Platinen im Fab Lab wieder zu etablieren. Und dabei sind wir darüber gestolpert, dass man da ja doch mit Chemikalien zu tun hat, dass die Chemikalien sich mit Kupfer anreichern und dass man das Kupfer oder die Kupfer haltigen Chemikalien irgendwann entsorgen muss.

Und so hat sich dann langsam ein Bewusstsein dafür entwickelt, dass es letztendlich beim Ätzen von Platinen ein Problem gibt. Und daraus wiederum hatte ich dann irgendwann die Idee herauskristallisiert, man könnte ja mal versuchen, das Kupfer zu recyceln. Dann hat sich die Idee entwickelt. Man möchte nicht nur das Kupfer recyceln, sondern man möchte auch die Ätzlösungen, die man verwendet, wieder regenerieren. Also es war ein langsamer Prozess, aus dem es sich herauskristallisiert hat.

CleanPCB Aufbau

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Lass uns doch mal ein bisschen für die Leute, die da nicht so firm sind, zurückspulen. Wofür genau kann man denn das CleanPCB-Gerät einsetzen?

Andreas: In jedem Elektronikgerät ist eine Leiterplatte drin. Das ist eine flache Platte, auf der eine Kupferschicht ist. Diese Kupferschicht, oder genauer diese Kupferleiterbahn, verbindet die einzelnen elektronischen Bauelemente miteinander und stellt dadurch den individuellen Stromkreis her. Das ist ein Verfahren, das es schon recht lange gibt und das sehr häufig gebraucht wird. Daher ist es durchaus relevant, diese Platinen-Produktionen genauer zu betrachten.

Am Anfang hat man diese Platte mit einer durchgehenden homogenen Kupferschicht drauf. Dann bringt man auf diese Platte eine Maske auf und diese Maske stellt dann die einzelnen Verbindungen, also die einzelnen Leiterbahnen dar. Das nicht benötigte Kupfer ätzt man mit einem chemischen Bad weg.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Das Kupfer ist hinterher in einem chemischen Bad gelöst. Die Platinen-Herstellung konnte man ja bisher auch schon zu Hause machen. Ältere Leute werden sich bestimmt noch erinnern. Das hat mit dem CleanPCB erstmal noch nichts zu tun.

Andreas: Vor allen Dingen wird es industriell natürlich tagtäglich und in hohen Stückzahlen gemacht. Also der Prozess ist im Prinzip sehr gut bekannt.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Das CleanPCB-Projekt setzt jetzt im Nachgang an und versucht, die schädlichen Auswirkungen der Platinen-Produktion ein Stück weit rückgängig zu machen?

Andreas: Man muss sich einfach klarmachen, dass gelöstes Kupfer sehr stark toxisch für Wasserorganismen, also beispielsweise für Algen und Fische ist. Für den Menschen ist es nur mäßig toxisch. Man kann durchaus in kleinen Mengen Kupfer zu sich nehmen, ohne dass sehr viel passiert. Bei großen Mengen ist es auch beim Menschen nicht so gut.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Ist das das gleiche Kupfer wie das von Wasserleitungen? Also ähnlich als wenn ich an einem Wasserrohr lecken würde?

Andreas: Ja, man muss sich immer klarmachen, es sind Gemische aus verschiedenen verschiedenwertigen Kupferionen. Aber im Prinzip kann man das schon so verallgemeinern.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Aufgelöstes Kupfer?

Andreas: Aufgelöstes Kupfer! Genau.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wie hoch ist denn die Kapazität vom CleanPCB im Moment? In welcher Größenordnung kannst du damit Kupfer recyceln?

Andreas: CleanPCB ist bewusst auf Verwendung in offenen Werkstätten und Fab Labs ausgelegt. Es gibt ja die industrielle Platinen-Produktion, und die wird es auch weiterhin geben. Aber wir wollen für die Leute, die in Fab Labs, in offenen Werkstätten unterwegs sind, wieder die Möglichkeit etablieren, Platinen auch selber herzustellen. Wir haben beobachtet, dass in den Fab Labs doch viele Leute, die sich mit Elektronik beschäftigen, Platinen einfach bestellen.

Ich kenne auch durchaus manchen Elektroingenieur, der noch nie eine Platine selber geätzt hat, sondern das mit einem Layout-Programm am Computer entwickelt und den eigentlichen Prozess gar nicht so wirklich hinterfragt. Wir haben bei uns im Fab Lab immer wieder den Wunsch beobachtet, Platinen auch selber herzustellen. Mal weil es schnell gehen soll, mal weil man die Kosten scheut – aus diversen Gründen. Wir haben dementsprechend auch die Kapazität darauf ausgerichtet. Konkret kann man kann mit unserem Gerät aktuell so die Größe einer Euro Platine (100 mm x 160 mm) ätzen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Ein Nebeneffekt ist doch auch, dass einem bewusst wird, was die Konsequenz der Herstellung von Platinen ist und man nicht einfach nur auf einen Knopf drückt und schon kommt das Ding per Flugzeug aus China oder per was auch immer aus Süddeutschland oder Amerika.

Andreas: Genau das ist die Absicht. Wir haben ja selber durchaus auch diesen Prozess durchlaufen müssen. Wir haben zunächst angefangen, mit den Chemikalien zu ätzen, die im Hobbybereich gängig sind. Gerne verwendet wird Natriumpersulfat. Das ist ein Salz. Wenn man es ansetzt, ist es durchsichtig und wenn man dann die Platine reintut, dann färbt es sich so langsam blau.

Das Schöne dabei ist, es ist durchsichtig. Man kann genau beobachten, wie dieser Ätzprozess stattfindet. Dann haben wir lange dran gearbeitet, diese Natriumpersulfat-Ätzlösung wieder zu recyceln. Das geht – also man kann das Kupfer da wieder rausholen, aber das Regenerieren hat nicht geklappt. Ich habe Versuche gemacht, wie man das chemisch wieder rausholen kann. Wir hatten ja den großen Umzug des Fab Labs und da hab ich mir dann am Ende den Spaß gemacht, aus sämtlichen Natriumpersulfat-Abfällen, die wir hatten, das Kupfer auszufällen. Das war ein ganz lustiges Projekt.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wie viel ist da zusammengekommen?

Andreas: Man fällt das dann in Form von Kupferoxid aus. Das waren am Ende so 4 oder 5 Gramm. Ein kleines Fläschchen voll. Wenn wir das mit unserem Gerät machen, dann haben wir auch Mengen, die im Grammbereich sind. Wirtschaftlich lohnt sich das tatsächlich nicht. Man bekommt dann hinterher ein kleines Häufchen Kupfer. Wenn man damit zu einem Schrotthändler geht, dann wird der einen wahrscheinlich auslachen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Noch mal genauer, es gibt zwei verschiedene Verfahren? Mit dem einen filtert man sozusagen aus der Ätzlösung das Kupfer raus. Daneben gibt es ein weiteres Verfahren, bei dem nicht nur das Kupfer wieder entfernt wird, sondern auch die Lösung wieder in den Ursprungszustand versetzt wird?

Andreas: Ganz genau so ist es! Schritt 1 wird industriell gemacht, weil Kupfer ja durchaus als Edelmetall etwas wert ist. Es lohnt sich bei hohen Durchsätzen an Platinen auf jeden Fall, das Kupfer aus den Lösungen wieder rauszuholen. Das Regenerieren der Ätzlösung wird, soweit ich weiß, nicht unbedingt gemacht.

Was bei uns der neue Schritt ist, ist, dass wir ein Closed-Loop-System haben. Die Ätzlösung ist im Idealfall immer wieder verwendbar. Das Kupfer wird auf der einen Seite von der Platine entfernt und kommt auf der anderen wieder raus und am Ende kostet das ganze nur Energie.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Hast du eine Idee, was vermutlich in der Industrie mit der Lösung passiert? Wo, sagen wir mal umgangssprachlich, das Kupfer nur rausgefiltert wurde?

Andreas: Ich kann es ehrlich gesagt nicht ganz genau sagen. Es kommt so ein bisschen drauf an, was die Überreste sind. Es wird meistens mit Kupferchlorid geätzt. Man kann dieses Kupferchlorid durchaus weiter verwenden. Man kann das auch ausfällen und man kann die kupferhaltige Lösung verkaufen. Aber es entsteht hier ein Verbrauch von Chemikalien wie zum Beispiel Salzsäure. Das industrielle Verfahren ist eher so, dass man Säure wie Wasserstoffperoxid hinzufügt. Das sind alles Chemikalien, die irgendwo gewonnen und produziert werden müssen. In unserem Fall ist das nicht so.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Nochmal kurz zurück zu eurem Projekt CleanPCB. Skaliert das Verfahren, das Gerät? Also könnte man das einfach replizieren? Mehrere kleine Geräte oder vielleicht auch sogar das gleiche Gerät in etwas größer nachbauen? Du sprachst ja vorhin davon, dass es bisher nur ein paar Gramm schafft? Oder ist das doch nur ein Labor-Aufbau?

Andreas: Ich kann mir das vorstellen, dass das machbar ist. Aber man muss auch sagen: Chemie ist durchaus nicht unkompliziert und es kann sein, dass Verfahren, die im Kleinen funktionieren, im Großen, aus welchen Gründen auch immer, nicht mehr funktionieren. Aber erst mal so von der Theorie her würde ich sagen: Ja, das geht.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Macht es denn mehr Sinn, in jedem Fab Lab so ein CleanPCB zu haben oder überwiegen doch die Gründe, das Kupfer zu sammeln? Sagen wir mal, ein CleanPCB-Gerät in einem von zehn Fab Labs, wo die Leute dann auch wissen, wie sie damit umgehen können und auch entsprechende Mengen sammlen, um diesen Prozess wieder umzukehren?

Andreas: Aus meiner Sicht würde es in jedem Fab Lab Sinn machen, wo ein gewisser Bedarf da ist, Platinen zu produzieren. Denn man hat natürlich immer auch Transportkosten. Auch im Industriebereich ist es nicht so, dass die Betriebe, die Platinen produzieren, ihre Lösung selber recyceln wollen. Das gibt es vielleicht irgendwo auf der Welt, aber in der Regel ist es so, dass das einfach in einen großen Tanker abgefüllt wird und zu einem Entsorgungs- bzw Recyclingunternehmen gefahren wird. Das hat dann natürlich eine entsprechende CO2-Bilanz.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Passiert das, was du hier im Fab Lab entwickelst, in der Industrie auch schon?

Andreas: Ich habe immer mal wieder mit Firmen gesprochen, und mein Eindruck ist, dass das so nicht gemacht wird. Ich will mich da aber nicht 100% festlegen. Auch weil sie nicht immer alle Fragen wirklich sauber beantwortet werden. Das hängt immer davon ab. Es gibt durchaus Aussagen, wo man sich etwas gruselt. Wo man zum Beispiel dann die Erfahrung macht, dass in solche Ätzlösungen alles Mögliche reingeworfen wird. Die Lösung wird nicht nur zum Wegätzen von chemisch reinem Kupfer genommen, sondern da wird auch mal eine Maske aus Messing mit reingetan und dann hat man hinterher eine Lösung, die verunreinigt ist. Das gibt’s alles. Genauso wird es sicherlich irgendwo vielleicht in Europa oder woanders einen Vorzeige-Betrieb geben, der die Lösung auch wieder regeneriert. Das kann ich mir schon vorstellen. Aber im Einzelnen ist es nicht so ganz leicht an verlässliche Informationen zu kommen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Warum hast du dir die Freiheit genommen, das Rad neu zu erfinden? Es gibt für dich persönlich, wenn du eine Platine herstellen willst, nicht unbedingt den Zwang, das umweltfreundlich zu machen und kreislaufbasiert. Warum machst du das?

Andreas: Ich habe mich schon immer für Chemie interessiert und so ist das natürlich ein willkommener Anlass, sich damit mal wieder mit dem Thema zu beschäftigen. Das ist relativ banal.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Ist der ganze Prozess eigentlich gefährlich?

Andreas: Man muss schon ein bisschen aufpassen. Wenn man dieses Elektrolyse-Verfahren, welches wir zum Recyceln nehmen, falsch aufbaut, kann es durchaus sein, dass Chlorgas entsteht. Das heißt, man muss diesen Prozess schon sauber überwachen. Man muss auch insbesondere auf die Elektrodengröße und auf die Stromstärke achten. Insofern ist er nicht ganz ungefährlich. Ich denke aber trotzdem, dass er für ein Fab Lab machbar ist.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Chlorgas? Chlor wird ja zum Beispiel auch bei Chlorungsanlagen in Schwimmbädern verwendet. Dort gibt es natürlich Sicherheitsvorkehrungen, dass da keiner reingeht und dass die Mitarbeiter geschult sind. Für Leute, die chemisch nicht so bewandert sind, wie gefährlich ist Chlor? Chlor ist doch auch in Rohrabflussreinigern und dergleichen drin. Richtig?

Andreas: Genau. Das Schöne am Chlorgas ist, dass man es sehr schnell riecht. Das heißt, wenn man merkt, dass die Anlage nach Schwimmbad riecht, dann sollte man sie abschalten. Am besten wäre natürlich, wenn sie das selber merkt. Aber so weit sind wir noch nicht. Wir müssen auch diesen Punkt nochmal mal genauer beurteilen. Vielleicht auch begutachten lassen, wie sicher das Verfahren ist. Für uns vom Handling her hat sich da aber nie ein Problem ergeben.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Und man fällt ja nicht sofort um wenn man ein bisschen Chlorgas einatmet. Oder was passiert da?

Andreas: Die Mengen sind sehr gering. Da atmet man wahrscheinlich im Schwimmbad mehr ein. Und die Frage ist, mit welchem Umsatz lässt man so einen Prozess laufen. Da kommen wir wieder zum Thema Skalierung. Wenn man das in so kleinen Mengen macht, wo man am Ende vielleicht ein Gramm Kupfer gewonnen hat, dann kann natürlich auch letztendlich nicht so wahnsinnig viel Chlorgas entstehen. Wenn man das Ganze dann aber mit mit ein paar hundert Litern macht und dann entsteht ein Kilo Kupfer, dann kann natürlich auch eine entsprechende Menge Chlorgas entstehen. In solchen Größenordnungen kann es natürlich durchaus auch gefährlich werden.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Was heißt denn gefährlich? Es gibt dann Verätzungen im Atemtrakt?

Andreas: Ja, genau.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Eigentlich ist die Anlage ja so gebaut, dass im Regelbetrieb quasi nichts rauskommt. Wenn man die Mengen klein hält und vorsichtig ist, wäre dann das Thema auch etwas für Kinder und Jugendliche?

Andreas: Ja, im Prinzip schon. Also ist es natürlich so, dass heutzutage Schulversuche viel mehr Auflagen haben, als das zu meiner Zeit der Fall war. In der Schule hatte ich einen Chemielehrer, der hat auch mal alles mögliche in den Ausguss gekippt, was da nicht rein sollte. Und es hat auch immer gepufft und geknallt. Das würde man heute ja so nicht mehr machen.

Aber wir haben bei der Rezeptur der Ätzlösung auch bewusst darauf geachtet, dass die einen ganz geringen Säuregehalt hat. Das ist ein Vorteil gegenüber den industriell verwendeten Lösungen. Die enthalten doch einen nicht unerheblichen Anteil an Salzsäure. Wenn man die Salzsäure über die Haut kippt, dann gibt’s da Löcher oder zumindest in der Kleidung. Bei uns ist es so, dass wir in der Rezeptur einen großen Teil dieser Salzsäure durch Natriumchlorid, also durch Kochsalz ersetzt haben. Was die Lösung selber wesentlich ungefährlicher macht.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Unabhängig von der potentiellen Gefährdung, ist es denn überhaupt interessant für Kinder und Jugendliche? Also ist das spannend? Sieht das schön aus? Gibt es ungewöhnliche Erkenntnisse oder kann man experimentieren?

Andreas: Ich kann mir das vorstellen. Wir haben das konkret noch nicht mit Kindern und Jugendlichen ausprobiert. Aber wir haben immer mal welche dabei gehabt, die so ein bisschen den Aufbau der Apparatur gesehen haben. Wir waren beispielsweise auf einer Maker Faire und haben das vorgestellt. Da sind durchaus Kinder stehen geblieben und fanden das interessant.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wie sieht diese Apparatur eigentlich aus?

CleanPCB GerätAndreas: Die Apparatur ist im Prinzip ein Gehäuse aus Acrylglas. Dort drin sind eine Pumpe, mehrere Ventile, ein Mikrocontroller und ein Display. Es gehen eine Menge Schläuche ab, die einerseits zu Vorratsbehältern und der sogenannten Ätzküvette gehen. Die Ätzküvette ist das Behältnis, das die Platine aufnimmt. Von dort geht halt noch eine eigene Verbindung zum Recycling-Module. Das Ganze ist modular aufgebaut. Wir können also eine große Küvette anschließen, wenn wir größere Platinen ätzen wollen. Wir können am Ende das Recyclingmodul auch nochmal umbauen. Wir haben da auch Ideen, was die weiteren Schritte sein können. Das lässt sich alles miteinander kombinieren.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Du hast so gut wie alles am cleanPC-Gerät selber entwickelt und dann auch im Fab Lab gebaut. Von der Schlauchpumpe bis zum Sensor und dessen Software. Warum hast du nicht fertige Komponenten verwendet? Dosierpumpen zum Beispiel gibt es bei Ebay für 10 Euro fertig zu kaufen. Und wie bist du beim Entwurf vorgegangen?

Andreas: Also ein wesentliches Problem ist, dass die Chemikalien möglichst nicht mit Metallen in Kontakt kommen sollen. Achim hat zum Beispiel mal in unseren Anfangszeiten, als wir experimentiert haben, aus einer Munddusche ein eigentlich sehr schönes Sprühätzgerät entwickelt. Das hat dann auch eine Weile funktioniert. Aber irgendwann war dann ein Metallteil plötzlich durchgeätzt und so funktionierte das Ganze nicht mehr. Das heißt, man braucht möglichst ein System, wo das Ganze nicht mit irgendwelchen Metallteilen in Berührung kommt. Da haben sich die Schlauchpumpen angeboten. CleanPCB erster Aufbau
Das zweite ist, dass das Gerät auch ein bisschen daraus geboren ist, dass ich mal irgendwann angefangen habe, Schlauchpumpen zu bauen. Das heißt, am Anfang stand letztendlich irgendwo die Schlauchpumpe. Ich habe überlegt, was kann man denn damit machen? Und dann hab ich mal irgendwann angefangen, damit Chemikalien hin und her zu pumpen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Das hört sich ja jetzt so ein bisschen abstrakt an. Viele Leute wissen vielleicht gar nicht, was eine Schlauchpumpe ist und dass man die selber bauen kann. Wie bist du denn da vorgegangen und wie konntest du das Fab Lab dafür nutzen?

Andreas: Also das Fab Lab konnte ich dafür nutzen, weil es da einen Lasercutter gibt. Das heißt, man kann damit relativ präzise die Teile dafür zurechtschneiden. Das ist bei einer Schlauchpumpe nötig. Die Schlauchpumpe besteht aus einem Schlauch der abgequetscht wird. Die Stelle, die gequetscht wird, wird durch einen Motor auf dem Schlauch entlang geschoben und damit eben auch die Flüssigkeit, die drin ist. Im Fab Lab habe ich auch ein bisschen gelernt, mit dem Mikrocontroller umzugehen. Ich habe Arduino gelernt. Das konnte ich vorher auch nicht. Ich habe meine alten Schrittmotoren raus gekramt, das Wissen ein bisschen aufgebessert. Das hat sich letztendlich alles ergeben.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wärst du das Projekt auch ohne Fab Lab angegangen? Zuhause in deinem nicht vorhandenen Keller oder so?

Andreas: Vermutlich in der Form nicht.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Und jetzt mal abgesehen vom Lasercutter, was hast du im Fab Lab vorgefunden, was dir woanders nicht zugänglich gewesen wäre?

Andreas: Eine ganz wesentliche Sache: Austausch mit Leuten. Auch die Leute, die jetzt da mitmachen, hab ich im Fab Lab kennengelernt. Das finde ich einen ziemlich wesentlichen Punkt. Aber ich glaube, der Lasercutter ist tatsächlich die Hauptsache. Wir haben dann da auch noch in dem Gerät 3D gedruckte Teile verbaut. Das ist auch noch ein Faktor. Das hätte ich so jetzt zu Hause nicht gehabt. Wobei ja die 3D-Drucker inzwischen so günstig sind, dass man sie sich auch zuhause hinstellen kann. Genau. Und dann natürlich so ein bisschen der Austausch über Elektronik, das ist auch wichtig.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Was waren denn die Schwierigkeiten bei dem Projekt?

CleanPCB im LaborAndreas: Also die Hauptschwierigkeit war, dass wir uns, über ein Jahr lang verzettelt haben in der Regeneration der Natriumpersulfatlösung. Das ist eine ganz lustige Geschichte. Ich habe irgendwo im Internet mal einen Forumsbeitrag gelesen, wo jemand steif und fest behauptet hat, dass das funktioniert. Und wir haben dann versucht, das irgendwie nachzustellen und auch mit einem Chemiker irgendwie versucht, das zu hinterfragen. Da ist viel Zeit rein gegangen und letztendlich muss man sagen, man hat das dann am Ende aufgegeben, weil es nicht funktioniert hat.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Hast du dich eigentlich dafür entschieden, die Ergebnisse deiner Arbeit in irgendeiner Form zu veröffentlichen und anderen zur Verfügung zu stellen?

Andreas: Ja, das Ganze wird am Ende Open Source gestellt.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wo sind da die Vorteile?

Andreas: Naja, daß es jedes Fab Lab sozusagen einfach nachbauen kann.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Und erhoffst du dir auch das, dass Arbeiten vorankommen, die du aus zeitlichen oder Wissensgründen nicht selber umsetzen kannst?

Andreas: Du meinst jetzt nach der Veröffentlichung? Also im Augenblick arbeiten ja schon Leute mit dran. Ich bin ja nicht alleine im Projekt.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Ja, klar. Aber es ist ja auch noch nicht Open Source.

Andreas: Es ist noch nicht Open Source. Ja, genau. Kommt aber hoffentlich bald.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Welche Software hast du denn für das Projekt verwendet?

Andreas: Ich hab natürlich die Arduino-Entwicklungsumgebung für den Arduino Mega verwendet, der da verbaut ist. Also ich habe viele Zeichnungen mit Inkscape gemacht. Dann habe ich für den Lasercutter die Software VisiCut verwendet. Das ist die Steuerung für den für den Lasercutter. Ich habe ein paar Schaltpläne in KiCAD gemacht.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Habt ihr nicht auch mal einen Sensor gebaut und eine Auswertung für das Lichtspektrum programmiert?

Andreas: Nee, wir haben ein Photometer eingebaut in dieses Gerät.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Das ist doch ein Sensor.

Andreas: Genau das hatte ich vorhin nicht erwähnt. Das stimmt. Wir haben ein Photometer eingebaut, was im Augenblick aus drei LEDs besteht, die so das RGB-Spektrum rot, grün und blau abdecken, um die Badkonzentrationen zu monitoren.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Das funktioniert über eine Programmierung des Mikrocontrollers?

Andreas: Dort ist ein Lux-Sensor angeschlossen, der recht empfindlich ist und eine sehr große Range hat. Der wird aber durch den Arduino ausgewertet.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Aber man braucht nicht Matlab oder so, um die Kurven zu analysieren?

Andreas: Es reicht eine Excel-Tabelle.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Was hast du denn insgesamt gelernt?

Andreas: Ich hab durchaus viel über Chemie gelernt. Ich habe vorher ja auch immer gerne Chemie gehabt, aber da hat sich schon noch so einiges an Wissen sozusagen gesteigert. Was ich vorher nicht so drauf hatte, war Komplex-Chemie. Das Kupfer macht ja wunderhübsche bunte Farben. Das kann grün sein. Das kann gelb sein. Es kann rot sein, es kann blau sein. Ich habe einiges drüber gelernt, wie das eigentlich funktioniert. Ich lerne also zunehmend etwas über Elektro Chemie. Der elektrochemische Part der ganzen Sache, funktioniert zwar, ist aber noch ausbaufähig. Wir sind gerade dabei, das weiter zu erforschen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Es ist interessant. Viele Leute denken, in Fab Labs werden nur irgendwelche Gadgets ausgedruckt oder irgendwelche Designobjekte gecuttet. Das ein Fab Lab ein Mittel ist, um tief in die Materie zum Beispiel von Chemie zu einzudringen, denken wohl die wenigsten.

Andreas: Genau. Aber das beobachte ich durchaus auch bei anderen, dass die sich gerne mal tief in irgendeine Materie eindecken. Also es ist nicht nur so. Es gibt zwar auch Leute, die Gadgets ausdrucken, aber eben auch Leute, die da schon noch ein bisschen mehr machen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Was denkst du denn – wer wird wohl als erstes dein System nachbauen und warum?

Andreas: Ich könnte mir schon vorstellen, dass das ein anderes Fab Lab sein wird. Ich bin gespannt, wer das sein wird.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wir könnten einen Preis ausloben? Wer es als erstes zum Laufen gebracht hat, darf einmal durch unser neues Mikroskop gucken!

Andreas: Um damit gegeätzte Platinen zu beurteilen. Ob die denn sauber sind. Ob das alles funktioniert hat mit der Chemie.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wie können denn Interessierte das Projekt unterstützen?

Andreas: Wir haben durchaus noch Möglichkeiten, dass Leute mit forschen können, die können sich dann einfach an mich wenden.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Können sich auch Firmen melden?

Andreas: Es können sich durchaus auch Firmen melden.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Wo kann man denn CleanPCB einsetzen? Gibt es Anwendungsfälle auch jenseits von Fab Labs? Gibt es artverwandte chemische Prozesse?

Andreas: Einerseits kann ich mir vorstellen, dass durchaus auch kleine Firmen, die eine Entwicklung machen wollen das gebrauchen können. Da ist es halt wichtig, dass es einfach bedienbar ist, weil es immer mal die Situation gibt, dass man genau eine Platine braucht als Prototypen und nicht lange warten möchte. Und da kann es sich durchaus auch lohnen, dass man die selber herstellt.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Gut, aber herstellen können die ja sowieso die Platine, wenn sie das Wissen haben. Das Besondere ist ja, dass sie das Ressourcen-neutral machen können.

Andreas: Genau.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Was natürlich in Deutschland nicht ganz so wichtig ist, weil es zumindest für die Entsorgung Wertstoffhöfe gibt. Aber es gibt ja auch andere Regionen, wo ein Wertstoffhof doch ziemlich weit weg ist. Neil Gershenfelds Begründung für einen Schneidplotter im Fab-Lab-Inventar war, dass, wenn sie in abgelegene Regionen gehen und dort sowas wie Platinen-Ätzen etablieren und dann ja Sondermüll entsteht, das eben auch nicht gerade förderlich ist. Eine Alternative war eben aus seiner Sicht, Kupferfolie mit dem Schneidplotter zu schneiden. Wir haben das sogar auch mal ausprobiert. Es funktioniert sehr gut, so für gröbere Sachen wie für E-textiles, bei denen man das Design ausschneidet und aufklebt. Es hält natürlich nicht so lange wegen des Klebers. Das Problem ist, man will ja eigentlich so arbeiten, dass man größere Stückzahlen realisieren kann. Also nimmt man auch eine Software, die nach Standards arbeitet. Also KiCad oder EagleCAD und dergleichen. Die Standard-Leiterbahn in diesen Programmen waren dann doch etwas zu fein für den Schneidplotter. Es hat sich immer mal eine Leiterbahn gelöst. Zumindest bei unseren Tests.

Andreas: Ja, genau das wäre natürlich eine Sache, die mit unserem Gerät möglich wäre. Im Idealfall kann man das in den Koffer packen. Man muss ja die Chemie nicht nachfüllen. Dann steckt man sich ein paar Platinen ein und dann legt man los damit. Das könnte man auch in entlegenen Gegenden zum Beispiel mit Solarenergie machen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Hast du eine Einschätzung, ob es andere chemische Prozesse gibt, die sich auch in der Art umkehren lassen, um den Kreislauf zu schließen? Solche die eine praktische Relevanz haben? Die Lauge vom Laugenbrötchen wieder runter kriegen oder sowas in der Richtung.

Andreas: Man muss ja schon anfangen, wieder mehr in den Kreisläufen zu denken. Es gibt sicherlich viele chemische Prozesse, gerade auch im Bereich der Elektrochemie, die man relativ leicht umkehren kann. Auch in jedem Akku ist ein umkehrbarer chemischer Prozess drin. Das gibt es schon. Kupfer ist natürlich aus diversen Gründen gut geeignet. Wir denken drüber nach, ob man nicht Kupfer, Legierungen, Metalle zum Beispiel einfach in so eine Lösung rein wirft und sie auflösen lässt und dann die verschiedenen Metalle abscheidet.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Messing zum Beispiel. Messing ist ja eine Legierung aus Kupfer und Zink.

Andreas: Das wäre eine Anwendung, über die man mal nachdenken könnte.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Vielleicht auch Farben, die irgendwo aufgetragen sind. Die man wieder loswerden möchte?

Andreas: Das kann ich mir nicht so gut vorstellen, weil Farben ja in aller Regel eher organische Pigmente sind und dadurch der Elektrochemie wiederum nicht so gut zugänglich.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Gibt es irgendetwas, was du brauchst, um mit dem Projekt weiterzukommen? Oder es auf die nächste Stufe zu heben?

Andreas: Mehr Zeit, die ich da rein investieren kann. Das ist, glaube ich, ein ziemlich ziemlich großer Faktor. Oder natürlich auch, wie du vorhin gesagt hast, Leute, die es zusätzlich mit unterstützen. Das ist im Augenblick das Wesentliche. Wir haben ja gerade eine kleine Förderung von Moin Zukunft bekommen. Dadurch haben wir uns ein paar Materialien leisten können, die wir dafür eingesetzt haben. Insofern sind wir da erst mal abgedeckt.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Blick nach vorne, wo steht CleanPCB in zwei Jahren?

Andreas: Wir möchten das Kupfer nicht nur als grisseliges Material wieder abscheiden, sondern so, das wir das Kupfer nutzbringend einsetzen können. Eine Idee ist, dass wir das wiedergewonnene Kupfer direkt galvanisch auf Gegenständen abscheiden. Dadurch hätte es einen höheren Nutzen.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Also gleich wieder auf das Basismaterial einer Platine?

Andreas: Das wäre eine Möglichkeit. Aber man kann ja auch Schmuck schön galvanisieren. Das wäre auch eine mögliche Anwendung.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Das heißt, und wenn man dann später eine Platine für das neue iPhone braucht, dann nimmt man den Ring wieder und holt sich das Kupfer davon.

Andreas: Auch das wäre eine Möglichkeit. Genau. So etwas ist in der Tat was wir gerne machen würden. Dazu müssen wir uns allerdings in die Elektrochemie noch noch deutlich mehr einarbeiten. Das andere, was wir natürlich gerne in zwei Jahren hätten wäre, dass das doch ein paar Leute nachgebaut haben, Feedback gegeben haben und dass man da vielleicht auch noch Input bekommt, was man besser machen kann und was man ändern kann.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Dann fällt mir noch eine Bonus-Frage ein. Wenn es das Angebot aus der Leserschaft dieses Interviews geben sollte, würdest du auf dem Thema promovieren wollen?

Andreas: Ja, ich könnte mir das durchaus vorstellen. Wobei ich da nicht die Ausbildung als Chemiker hätte. Ich weiß nicht, ob das so ohne weiteres möglich wäre, dass man, sagen wir mal, eine Doktorarbeit in der Chemie macht und das nicht studiert hat.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Du hast ja studiert und wissenschaftlich arbeiten kannst du ja.

Andreas: Genau.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Na gut. Warten wir es mal ab.

Andreas: Genau.

Fab Lab Fabulous St. Pauli: Gut, dann bedanke ich mich für dieses schöne Interview.

      

Das Interview führte Axel Sylvester am 21.5.2021.