Was steckt in (d)einem Handy? Die Handy-Rohstoffbox. Thomas Kisser

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1 Was steckt in (d)einem Handy? Die Handy-Rohstoffbox Thomas Kisser 1

2 Wissenschaftsjahr 2012: Zukunftsprojekt Erde - Die Rohstoff-Expedition - Wissenschaftliches Begleitprojekt Rückgabe und Nutzung gebrauchter Handys (Umfragen, Dialogforen, Fachkonferenz und Kampagne) 2

3 Rohstoffe im Alltag Leicht ersichtlich Versteckt

4 Daten: USGS; Abb. SRU, Faulstich Herausforderung Rohstoffwirtschaft Beispiele für Globale Rohstoffherkunft Indium Cer Antimon Titan Beryllium Lithium Kupfer Platin Tantal Aluminium Eisen

5 Reserven der Metallerze Europa hat vergleichsweise wenige Metallvorräte (bedeutendere Reserven z.b. Eisen (Schweden), Kupfer (Polen, Schweden), Nickel (Finnland), Blei und Zink (Irland)) Abb. aus Melcher & Wilken, 2013, Daten USGS 5

6 ppm Stück Gigabarrel Öläquivalent/a Gt/a * Billion Dollar * Mrd. Nachhaltige Industriegesellschaft Ungebrochene Dynamik Quelle:SRU Weltweites reales Bruttoinlandsprodukt Bevölkerungsentwicklung * (umgerechnet auf 1990 international Dollars) Verbrauch fossiler Rohstoffe Rohstoffentnahmen * (Erze, Industrie- und Bauminerale) CO 2 - Konzentration 343 Elemente aus dem Periodensystem

7 Kritische Stoffe Unterschiedliche Kriterien (USA, EU, etc.) EU (20 Stoffe): Antimon, Beryllium, Gallium, Germanium, Indium, SEE, Wolfram, PGM s, Kobalt, Niob, Einige Technologiemetalle : Nutzungskonkurrenzen mit anderen, oft grünen Technologien (Windräder, Photovoltaik, Elektroautos, etc.) Title 8

8 Warum das Handy? Geologie im Alltag? Ressourcenreicher Lebensstil unbewusst Handy stellvertretend für alle IKT-Geräte (Informations-und Kommunikations- Technologien) 98% der Jugendlichen über 14 Jahre haben ein Handy häufig nur Monate in Gebrauch 2013: 1,75 Milliarden verkaufte Handys weltweit Schätzungen von mehreren Millionen Handys in der Schublade ( Millionen) Recycling-Rate (weltweit) 3-10% über 30 verschiedene Metalle im Handy Zusammensetzung Gewichtsprozent: 30% Metalle, 50% Kunststoffe, 20% Glas und Keramik 9

9 Die Rohstoff-Expedition: Formate Handy-Rohstoffbox Lern- und Arbeitsmaterial der Rohstoff-Expedition (mit Leuphane Uni Lüneburg Springer-Verlag: Die Rohstoff-Expedition (10 /15 ) Online-Ratgeber (mit Verbraucherzentrale NRW) Earthbook: Die Erde geht online ( v=ynsnulqbqhe) Exponat auf der MS Wissenschaft IZMF-Film zu Handyrecycling Microsite: Die Rohstoff-Expedition 10

10 Die wichtigsten Formate und wo es sie gibt Springer-Verlag: Die Rohstoff-Expedition Fachliche Hintergrundinformationen Lern- und Arbeitsmaterial der Rohstoff-Expedition (ausverkauft) Zahlreiche weiterführende Links und Hinweise Handy-Rohstoffbox Eine Ergänzung des Lernmoduls I der Rohstoff-Expedition Ausleihe bei der Abteilung Geographie an der PH Heidelberg möglich Ausleihe im LMZ Karlsruhe wird versucht umzusetzen Leider Ausverkauft Anleitung / Angebot einer Handy-Rohstoffbox als Build-Your-Own wird versucht umzusetzen 11

11 Wertschöpfungskette Handy: Vom Rohstoffabbau bis zum Recycling Rohstoffe (Eisenerz, Kupfererz etc.) Rohstoffabbau Produktion Nutzungsphase Recycling Energie, Brennstoffe, Maschinen 1 Energie, Maschinen Energie Energieverbrauch (in Prozent) Brennstoffe, Maschinen Raw Materials Rohstoffabbau Nokia Factory Fabrik/Produktion Transportation Transport Product Use Gebrauchsphase Recycling Recycling Daten: Nokia.com

12 13

13 Modul I: Entstehung Klasse, Doppelstunde (90min) SchülerInnen bauen ein Handy auseinander Tabelle*: Benenne die Bauteile - Woraus bestehen die Bauteile Einsatz Rohstoffbox: Minerale bestimmen (Quiz*) Spielkarten*: Welches Element steckt im Mineral/Gestein? In welchem Bauteil steckt der Rohstoff? Talkshow*: Das Handy, geliebter Begleiter um jeden Preis? *Kopiervorlagen 14

14 Die Handy-Rohstoffbox Ziel: SchülerInnen vermitteln, dass unsere Elektronikbauteile aus Metallen bestehen, die als Rohstoffe aus der Erde abgebaut werden müssen Sensibilisierung für die damit einhergehenden sozialen und ökologischen Probleme Methodik: Interdisziplinär (Erdkunde, Chemie, Physik, NaWi, Sozialkunde, ) Spielerisch-experimentell, ohne erhobenen Zeigefinger Inhalt der Box: 9 Minerale und Gesteine, die repräsentativ für Rohstoffe im Handy stehen 15

15 Handys und Steine??? = Wikipedia.de

16 Ablauf (Beispiel) 7-10.Klasse, Doppelstunde (90min) SchülerInnen bauen ein Handy auseinander Tabelle*: Benenne die Bauteile - woraus bestehen die Bauteile *Kopiervorlagen/ Beschreibung im Lehrerheft 17

17 Handy/Smartphone von innen

18 Periodensystem der Elemente (Beispiel)

19 Ablauf (Beispiel) 7-10.Klasse, Doppelstunde (90min) Einsatz Rohstoffbox: Minerale bestimmen (Quiz*) Spielkarten*: Welches Element steckt im Mineral/Gestein? In welchem Bauteil steckt der Rohstoff? *Kopiervorlagen 20

20 Handy-Rohstoffbox

21 Über 30 Metalle im Handy! Touchscreens: Indium Farben im Display: Samarium, Praseodym, Europium, Yttrium, Terbium SIM-Kontakte, Drahtbond Gold Abdeckungen Aluminium, Magnesium Drähte, Leiterplatte Kupfer Schrauben: Eisen Akku: Lithium, tw.kobalt Auf Leiterplatte in verschiedenen Bauteilen: Silizium, Kupfer, Titan, Silber, Palladium, Chrom, Beryllium, Zirkon, Magnete in Mikrofon, Lautsprecher und Kamera: Neodym, tw. Dysprosium Abb. VZ NRW

22

23 Ablauf (Beispiel) 7-10.Klasse, Doppelstunde (90min) Talkshow*: Das Handy, geliebter Begleiter um jeden Preis? *Kopiervorlagen 24

24 Title 25

25 Modul II: Nutzung Energien auf der Spur (was benötigt wie viel Energie) Handynutzung in unserem Alltag (Protokollierung, Reflektion) Handys nachhaltig genutzt (vom Wissen zum Handeln) 26

26 Modul III: Recycling und Wiederverwertung Urban Mining: Radiobeitrag, Verwendungsmöglichkeiten ausrangierter Handys Den Schatz heben: Handys sammeln (Öffentlichkeitswirksame Sammelaktion) Quiz á la WWM: Wer wird Rohstoffexperte 27

27 Gold im Handy vs. Goldgehalt - im Erz: Durchschnittswerte 4-5 g/t und weniger - im Handy: 300 g/t Anreicherung um den Faktor 60 im Handy Recycling von Gold auch deutlich energie- und umweltschonender als der primäre Abbau Zahlen und Berechnungen: C. Hagelüken, Umicore

28 41 Handys 1 g Gold Dafür erhält man ~ kg Golderz Labelident.de Miningtrucks.com shewe.yolasite.com

29 Rohstoffe pro Handy Kupfer 9 g Silber 0,16 g Gold 0,024 g Palladium 0,005 g Deutschland: ~100 Millionen Althandys (Bitkom 2013) Zahlen: Christian Hagelüken, Umicore 16 t Silber 2,4 t Gold 0,5 t Palladium 900 t Kupfer Weltweit im Jahr 2013 verkaufte Handys: 1,75 Milliarden Stück (Gartner 2013) 280 t Silber 42 t Gold 8,75 t Palladium ,00 t Kupfer

30 Handys und Verbrauch Rohstoffe Daten: Hagelüken, 2011

31 Quelle: BGR

32 Erdöl und Kunststoffe Chemische Industrie; 12%, 4% Kunststoffe Heizung, Elektrizität, Prozessenergie; 42% Treibstoffe; 46% Abb. FCIO - Fachverband der Chemischen Industrie Österreichs

33 "urbaner Bergbau" Recycle Mobiltelefone! - Schadstoffentfrachtung - Rückgewinnung der wichtigen Stoffe (Umweltschädigung, soziale Probleme beim Abbau) Recycling bewahrt diese nur endlich vorkommenden Materialien Verringerung des Energiebedarfs: sekundäre Rohstoffgewinnung in der Regel deutlich energieärmer als primäre Extraktion Energieersparnisse im Vergleich zur Primärproduktion: Aluminium 95%, Palladium 92-98%, für Silber 96%, Nickel 90% (Daten: ecoinvent) Deutschland hat fast keine abbauwürdigen Erze

34

35 Recycling Wie läuft das Recycling ab? - Schadstoffentfrachtung und Rückgewinnung der wertvollen Metalle derzeit die beste Möglichkeit der fachgerechten Entsorgung toxischer Stoffe und Wiedergewinnung der wertvollen Metalle - Ausbeuten für Gold, Silber, Kupfer, Platin, Palladium hoch (über 80-95%) - Weitere Metalle wie Nickel, Blei, Kobalt, Zinn, Antimon mit teils geringeren Ausbeuten - von wirklich für Handyrecycling geeigneten integrierten Hütten gibt es nur eine Handvoll weltweit (in Bezug auf Bandbreite und Ausbeuten der zurückgewonnenen Metalle sowie Umweltperformance ist Belgien technisch führend) Optimierungsbedarf (z.b. in Bezug auf Ta, In, SEE) 36

36 Title 37

37 Title 38

38 1 H 2 He 3 Li 4 Be 5 B 6 C 7 N 8 O 9 F 10 Ne 11 Na 12 Mg 13 Al 14 Si 15 P 16 S 17 Cl 18 Ar 19 K 20 Ca 21 Sc 22 Ti 23 V 24 Cr 25 Mn 26 Fe 27 Co 28 Ni 29 Cu 30 Zn 31 Ga 32 Ge 33 As 34 Se 35 Br 36 Kr 37 Rb 38 Sr 39 Y 40 Zr 41 Nb 42 Mo 43 Tc 44 Ru 45 Rh 46 Pd 47 Ag 48 Cd 49 In 50 Sn 51 Sb 52 Te 53 I 54 Xe 55 Cs 56 Ba 72 Hf 73 Ta 74 W 75 Re 76 Os 77 Ir 78 Pt 79 Au 80 Hg 81 TI 82 Pb 83 Bi 84 Po 85 At 86 Rn 87 Fr 88 Ra 57 La 71 Lu 89 Ac 90 Th 91 Pa 92 U 93 Np 94 Pu 95 Am 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm 101 Md 102 No 103 Lr 58 Ce 59 Pr 60 Nd 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 Tm 70 Yb 61 Pm > 50 % > % > % 1-10 % Quelle: UNEP 2011, Hagelüken 2011 < 1 % Recycling Raten

39 Beispiele für Lösungsansätze - Weniger und anders (Leihe, teile, schenke lieber) - So lange wie möglich nutzen - Bei Vertragsverlängerung Gutschein statt neues Handy? - Smartphones für grüne Apps verwenden (z.b. Einkaufshilfen, CO 2 -Rechner, E-Schrott App) - Weiterverkaufen (Daten löschen!) - Wenn nicht mehr reparierbar spenden, zum Recycling oder im Geschäft zurückgeben Beim Neukauf: - Reparierfähigkeit, modulare und fairere Handys 40

40 Kreislaufgesellschaft Leasing Sharing Multifunktionalität Mehrfachnutzung Produktlebenszyklus Zeitlosigkeit Langlebigkeit Sammlung Recyclingfähigkeit Innovationsoffenheit Aufbereitung Identifikation Kennzeichnung Demontage Folie übernommen vom SRU, Vortrag Prof. Faulstich

41 Quelle: VDA 2012

42 Rohstoffe - Verbrauch Pro Jahr benötigt jeder Deutsche im Durchschnitt 12 Tonnen an mineralischen Rohstoffen Eine LKW-Ladung Abb. Wikipedia Quelle: BGR, 2012

43 Rohstoffe - Verbrauch Für alle Deutschen (~85 Mio Einwohner) Pro Jahr eine LKW Kette, die 20mal um die Erde reicht!!

44 Wir brauchen eine Ressourcenwende, denn: Wie leben immer noch in der Steinzeit

45 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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