Verborgene Schätze Edelmetalle und seltene Metalle im urbanen Raum

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1 Verborgene Schätze Edelmetalle und seltene Metalle im urbanen Raum Fachkongress für urbanen Umweltschutz: Meinungen - Konzepte Zukunft am 25. März 2010 in Iserlohn Rainer Lucas (Projektleiter) Forschungsgruppe Stoffströme und Ressourcenmanagement

2 Überblick Begriffsklärung Ausgangslage Potenzialanalyse Probleme Management Ausblick 1

3 Nachhaltige Stoffnutzung: Steady State = Reduzierung des Primärverbrauchs nicht erneuerbarer Ressourcen Quelle:Literaturliste des Wuppertal Instituts 2

4 Systemdenken: Abfallwirtschaft als Teil der Rohstoffwirtschaft Quelle:Literaturliste des Wuppertal Instituts 3

5 Potenzialanalyse global - Kupfer in Wuppertal? Quelle:Literaturliste des Wuppertal Instituts 4

6 Analyse: Metallbestand in ausgewählten Netzen Quelle:Literaturliste des Wuppertal Instituts 5

7 Analyse am einzelnen Objekt Energiepark Mont-Cenis in Herne fassadenintegriertes Solarkraftwerk knapp Solarmodule mit einer Fläche von Quadratmetern bis zu Kilowattstunden Strom im Jahr Gebäudepass? Für das Gebäude wurden 200 Tonnen Aluminium verbaut im Wesentlichen für Profilsysteme, die den Glas- und Photovoltaikelementen Halt geben. 6

8 Die Informationslücke Keine systematische Erfassung der urbanen Rohstofflager Rohstoffbezogener Gebäudepass: Fehlanzeige Rohstoffkataster der Kommunen: Fehlanzeige Materialeinsatz in komplexen Gütern: Einzelstudien, keine Verpflichtung zur Dokumentation Quelle: 7

9 Begriffsklärung Was bedeutet selten? 1.geringer Anteil der Elemente in der Erdkruste 2.hohe oder stark gestiegene Preise 3.geringe Reserven 4.geringe statistische (dynamische) Reichweite 5.Nutzung im geringen Umfange 6.Abbau oder Herstellung nur in wenigen Länder 7.Reserven nur in wenigen Länder 8.Geringe Anteile (mg) in komplexen Produkten 9.Dissipative Verluste 8

10 Strategische Metalle Geringes Volumen der Stoffströme Koppelprodukte von Massenmetallen Volatile Preise Nicht oder schwer substituierbar Von Schlüsseltechnologien nachgefragt Meist dissipative Verwendungsstruktur Geringe Produktgehalte 9

11 Weltverbrauch strategischer Schlüsselelemente Quelle: DIW 2002, Hagelüken 2005, IZT/ISI

12 Globaler Rohstoffbedarf für ausgewählte Zukunftstechnologien Metallsorte Anwendungsbereiche Gallium 0,31 6,63 Dünnschicht-Photovoltaik, IC; WLED Neodym 0,59 4,49 Permanentmagnete, Lasertechnik Indium 0,40 3,29 Displays, Dünnschicht-Photovoltaik Scandium gering 2,28 Brennstoffzellen, SOFC AI- Legierungselement Germanium 0,22 1,76 Glasfaserkabel, IR optische Technologien Platin gering 1,56 Brenstpffzellen, Katalyse Tantal 0,39 1,01 Mikrokondensatoren, Medizintechnik Silber 0,26 0,78 RFID, Bleifreie Weichlote Zinn 0,62 0,77 Bleifreie Weichlote, transparente Elektroden Kobalt 0,19 0,40 Lithium-Ionen-Akku, XtL im Jahr 2006 und 2030 im Verhältnis zur gesamten heutigen WeItproduktionsmenge des jeweiligen Rohstoffs 11

13 Dissipation erschwert Recycling Feinverteilung seltener Metalle in einer Vielzahl von Produkten (z.b. Indium 1 Mrd. Produkte/a weltweit) Steigende Anzahl miniaturisierter mikroelektronischer Komponenten (Entropie) Sinkender Wertstoffgehalt Bisher elektronikfreie Abfallströme erhalten den Charakter von Elektronik-Abfallströmen Zunehmender Eintrag von mikroelektronischen Wegwerfprodukten (z.b. Smart Labels) in andere Abfallströme 12

14 Beispiele für die dissipative Verwendung Metall Antimon t.bismut t Anwendung weltweit: 75% für Flammschutzmittel (diss. ca t) USA: 47% Stahladditive; 34% schmelzbare Legierungen, Lötmetalle und Munition; 18% Chemie und Pharmazie(ca Strontium t USA: 43% Pyrotechnik; 26% Eisenoxid-Keramik- USA: 40% Magnete; für feuerhemmende 10% Legierungen; Mittel, 7% 14% Pigmente für und Chemikalien Füllstoffe; und 6% 11% Zink-für herstellung; Keramik 8% und sonstiges Glas; (diss. Mindestens t) Yttrium t 84% Lampen, Bildröhren, 7% Elektronik, 7% Keramik, 2% metallurgische Verwendung(diss.: fast alles) Quelle: 13

15 Dissipation: Smart Label auf Verpackungen Smart Labels = smarte Etiketten Einsatzbereiche: Produktion, Logistik, Einlasskontrolle, Pässe, Abfallwirtschaft, Bibliotheke Szenario: Alle 200 Milliarden Verpackungen (nach DSD) pro Jahr in Deutschland werden mit Smart Labels ausgestattet. Effekte: Verknappung des Rohstoffs Silber: Silberverbrauch 340 Tonnen projahr (Anstieg um 70% von derzeit 470 t/a auf 810 t) Recycling wird erschwert (Wertstoffverträglichkeit) 14

16 ertschöpungskette: Rückgewinnung von Autokatalysatoren Quelle: Hagelüken

17 PGM-Potenzial aus Fahrzeuglöschungen in D Quelle: 16

18 Platingruppenmetalle (PGM). Treiber und Strukturen PGM-Gesamtbedarf für Autokats 2007: 300 Tonnen, über 50 % der Welt-Bergbauproduktion Je höher der Preis, desto attraktiver das Recycling Anstieg der Welt-PKW-Produktion von 64 Mio. auf 74 Mio. in 2011 erwartet Besonders Diesel-Kats erhöhen die Platin-Nachfrage Schnelle Anpassung der Emissionsstandards weltweit Kat-Markt wird von 3 Herstellern dominiert: Johnson Matthey (England), BASF Catalyts (Deutschland) und Umicore (Belgien) Exportverbote für metal scrap in einigen Zielländern (Russland, Ukraine) Graue Märkte, illegale Praktiken Quelle: 17

19 Von der Prospektion zur Exploration der Lagerstätte gesicherte Informationsbasis Prospektion das Höffigkeitsgebiet wird identifiziert_ (geologische Kartierung, Probennahme in Schürfen und Bohrungen, chemische und mineralogisch-petrografische Analysen) Frage: Sind weitere Untersuchungen gerechtfertigt? Weitere Abgrenzung des lokalisierten Vorkommens. Der geologische Rahmen ist jetzt bekannt, das Risiko dafür, dass die bisherigen Investitionen und der Arbeitsaufwand umsonst waren, beträgt nur noch ca. 50 %. Die während der Prospektion begonnenen Untersuchungen werden systematisch fortgesetzt und ausgedehnt. Abschätzung der Dimensionen des Vorkommens, erste Berechnung der Vorräte = Potentiale Auf Grund dieser Daten muss entschieden werden, ob die weitere Erschließung des Vorkommens sinnvoll ist, oder nicht 18

20 Potenzialanalyse - Auswahlkriterien Quelle: MaRess 2.3, erster Zwischenbericht 19

21 Urban Mining Risiken oder Warum die urbane Minengesellschaft noch Utopie ist Unterschiedliche Eigentumsverhältnisse, kein systematsicher Zugriff möglich, Entscheidung liegt beim Letzt-Nutzer Keine gesicherten Daten über die stoffliche Zusammensetzung der Baukörper Der Zeitpunkt des Nutzungsendes eines Gebäude- Infrastrukturbestandes ist nicht exakt bestimmbar Die sekundären Lagerstätten haben keine einheitliche Substanz Kein planbares Vorgehen möglich, kurzfristige ad-hoc Entscheidungen entsprechend der Nachfrage 20

22 Zusammenfassung 1. Eine Urban Mining Strategie bfasst sich mit der Rückgewinnung von Rohstoffen aus Gebäuden, Infrastrukturen und mobilen Gütern 2. Nachhaltiges Urban Mining zielt auf die Verringerung des Stoffdurchsatzes und der Umweltbelastung 3. Es gibt zahlreiche innovative Herausforderungen für ein urbanes Stoffstrommanagements? (technisch, organisatorisch, planerisch, kulturell). Wir stehen am Anfang. 4. Die sozio-ökonomischen Bedingungen (z.b. Anreize, Information) für ein Veränderung des Stoffstromregimes sind nicht hinreichend geklärt? 5. Leitbilder, Indikatoren bezogene Potenzialerhebungen können den Prozess einer Urban Mining Governance befördern. 6. Der Übergang von einer von Stoffverlusten und Ineffizienzen geprägten Recyclingwirtschaft zu einer urbanen, nachhaltigen Ressourcenwirtschaft braucht neue Managementstrategien Quelle:Literaturliste des Wuppertal Instituts 21

23 Ausblick Innovative Herausforderung zukünftige Rohstoffknappheit, hohe Rohstoffabhängigkeit der Bundesrepublik Deutschland bisher keine systematischen und nachhaltigen Ansätze zur Erschließung der in den Baukörpern und Konsumprodukten vorhandenen seltenen Metalle globale und nationale Potenzial-Analysen haben in der Regel keine Verbindung mit Handlungssystemen in der Wirtschaft Die Übergangssituation von der Abfallwirtschaft zur Rohstoffwirtschaft birgt viele Unsicherheiten Hochspezialisertes High-Tech-Recycling für zur Zentralsierung Die Recyclingdienstleister in der Wertschöpfungskette müssen am rohstofflichen Ertrag beteiligt werden Quelle:Literaturliste des Wuppertal Instituts 22

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