Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland HIGHTECH-STRATEGIE

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1 Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland Forschungs- und Entwicklungsprogramm des BMBF für neue Rohstofftechnologien HIGHTECH-STRATEGIE BILDUNG

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3 Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland Forschungs- und Entwicklungsprogramm des BMBF für neue Rohstofftechnologien HIGHTECH-STRATEGIE BILDUNG

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5 VORWORT Vorwort Mit dem Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcen technologie, das 2011 gegründet wurde, haben wir einen ersten Schritt getan zum Ausbau der Forschung für Rohstofftechnologien. Zusätzlich soll das vorliegende neue Forschungs- und Entwicklungsprogramm Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland in den nächsten Jahren gezielt die Forschung und Entwicklung umwelt- und ressourcenschonender Technologien stärken. Die Rückgewinnung metallischer Sekundärrohstoffe durch Recycling sowie die umweltfreundliche und effiziente Gewinnung von Primärrohstoffen sind integrale Bestandteile der programmatischen Zielsetzung. Wohlstand, wirtschaftliche Entwicklung sowie die nachhaltige Nutzung natürlicher Ressourcen zu sichern, erfordert erhebliche gesellschaftliche Anstrengungen. Deutschland nimmt dabei mit seiner Nachhaltigkeitsstrategie, der Energiewende und dem Deutschen Ressourceneffizienzprogramm weltweit eine Vorreiterrolle ein. Zukunftstechnologien basieren insbesondere auf natürlichen Ressourcen wie beispielsweise metallischen Rohstoffen, die Deutschland zu einem erheblichen Teil importieren muss. Internationale Kooperationen sowie Forschung und Entwicklung sind daher wichtige Elemente der Strategie der Bundesregierung zur Sicherung einer nachhaltigen Rohstoffversorgung Deutschlands. Das Programm Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland ordnet sich ein in das Rahmenprogramm Forschung für nachhaltige Entwicklungen FONA. Ziel dieses Rahmenprogramms ist, Deutschlands Position als internationaler Technologieführer in den Bereichen Klimaschutz, nachhaltiges Ressourcenmanagement sowie innovative Umwelt- und Energietechnologien zu stärken und auszubauen. Ich danke den Mitgliedern des Programmbeirates Ressourcentechnologien für die Erarbeitung der vorliegenden Empfehlungen. Das neue Programm leistet einen wegweisenden Beitrag zur Erreichung unserer forschungspolitischen Zielsetzungen. Bundesministerin für Bildung und Forschung

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7 MITGLIEDER DES PROGRAMMBEIRATES RESSOURCENTECHNOLOGIEN DES BMBF Mitglieder des Programmbeirates Ressourcentechnologien des BMBF Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult. Friedrich-W. Wellmer (Vorsitz), Präsident a.d. der BGR Prof. Prof. e.h. Dr. Dr. h.c. mult. Carsten Drebenstedt, TU Bergakademie Freiberg Prof. Dr. Dr. h.c. Rolf Emmermann, acatech (Projektinitiative Rohstoffe-Werkstoffe-Neue Technologien) Prof. Dr.-Ing. Martin Faulstich, TU München Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Bernd Friedrich, RWTH Aachen University Prof. Dr.-Ing. Daniel Goldmann, TU Clausthal Prof. Jens Gutzmer (PhD ZA), Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie Dr. Volker Steinbach, BGR Prof. Dr.-Ing. Michael Stelter, TU Bergakademie Freiberg Prof. Dr. Gerold Wefer, Universität Bremen Prof. Dr. Holger Weiß, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung Im Programmbeirat Ressourcentechnologien des BMBF sind Experten aus dem Bereich Wertschöpfung bei nicht-energetischen Rohstoffen der führenden technischen Universitäten und außeruniversitären Forschungseinrichtungen Deutschlands vertreten. Die Mitglieder wurden vom BMBF benannt, um externen Sachverstand in die Programmgestaltung einzubeziehen und das BMBF zur Ausrichtung zukünftiger Fördermaßnahmen zu beraten. Der Programmbeirat hat mit der konstituierenden Sitzung im April 2011 seine Tätigkeit aufgenommen und im Folgenden die aktuelle Forschungslandschaft sowie den künftigen Bedarf der Hightech-Industrie in Deutschland hinsichtlich wirtschaftsstrategischer Rohstofftechno - logien analysiert. Daraus wurden der Forschungsbedarf und die Empfehlungen zur weiteren Umsetzung abgeleitet. Diese Analysen und Empfehlungen münden in das vorliegende Forschungs- und Ent - wicklungsprogramm des BMBF für neue Rohstofftechnologien.

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9 INHALT 1 Inhalt Vorwort Mitglieder des Programmbeirates Ressourcentechnologien des BMBF Inhalt...1 Kurzfassung Einleitung Die Bedeutung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland Politische Initiativen in Deutschland, Europa und weltweit Ziele des Programms Forschungslandschaft Ressourcentechnologien in Deutschland Hochschulen und Forschungs einrichtungen Aktuelle Forschungsförderung des BMBF Europäische und internationale Forschung zu Ressourcentechnologien Forschungslandschaft in Europa Forschungslandschaft außerhalb Europas Zukünftiger Forschungs- und Entwicklungs bedarf Primärrohstoffe und Exploration Sekundärrohstoffe und Recycling Sicht der in Deutschland ansässigen Industrie Maßnahmen zur Umsetzung des Programms Förderschwerpunkte des BMBF Flankierende Maßnahmen...43 Abkürzungsverzeichnis und Glossar...46 Literatur...52

10 2 KURZFASSUNG Kurzfassung Als Industrienation verdankt Deutschland seinen Wohlstand der materiellen Produktion und dem Export. Um diesen Wohlstand zu sichern, müssen Rohstoffe verlässlich verfügbar sein in erster Linie nichtenergetische mineralische Ressourcen. Sie werden benötigt, um Zukunftstechnologien zu entwickeln und auszubauen, aber auch um unsere ambitionierten Klimaschutzziele zu erreichen und die Energiewende zu beschleunigen. Bei diesen so genannten Hochtechnologie-Rohstoffen ist Deutschland zumeist auf Importe angewiesen. Zahlreiche Studien beschäftigten sich in den vergangenen Jahren daher mit der Frage, welchen Rohstoffbedarf die Zukunftstechnologien nach sich ziehen und welche Risiken in der Versorgung auf uns zukommen können. Analysiert wurden dabei einzelne mineralische Elemente oder Stoffgruppen wie Platingruppenmetalle, Seltene Erden und andere Hochtechnologie-Metalle. Besonders vor dem Hintergrund steigender Rohstoffpreise gewinnen diese Studienergebnisse an Relevanz. Regierungsinitiativen für mehr Ressourceneffizienz Mineralische Ressourcen sind knapp und teuer. Ein effizienter Umgang mit ihnen wird deshalb immer wichtiger. In mehreren Programmen engagiert sich die Bundesregierung für das Thema Ressourceneffizienz. Mit ihrer Hightech-Strategie will sie zukunftsfähige Lösungen für globale Herausforderungen erarbeiten. Forschung, neue Technologien und die Verbreitung von Innovationen sollen eine sparsame und effiziente Nutzung von Ressourcen ermög lichen, wie es im Bedarfsfeld Klima und Energie der Hightech-Strategie gefordert wird. Die Nationale Nachhaltigkeitsstrategie verfolgt das Ziel, die Rohstoffproduktivität bis 2020 gegenüber 1994 zu verdoppeln. Um die Versorgung mit nichtenergetischen mineralischen Rohstoffen zu sichern, verabschiedete die Bundesregierung außerdem auf Vorschlag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) im Oktober 2010 die Rohstoffstrategie. Diese spannt einen weiten inhalt - lichen Bogen: vom Abbau der Handelshemmnisse über Technologieentwicklung, Ausbildung und Wissenstransfer bis hin zur Entwicklungszusammenarbeit. Das Deutsche Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess) der Bundesregierung definiert 20 Handlungsansätze für die nachhaltige Nutzung abiotischer, nichtenergetischer Rohstoffe wie Erze, Industrie- und Baumineralien und die stoffliche Nutzung biotischer Rohstoffe. Bei der Umsetzung dieser Initiativen spielen Forschung und Entwicklung eine Schlüsselrolle. Parallel zu den deutschen Aktivitäten wird auch auf europäischer Ebene eine Rohstoffstrategie vor - bereitet. Die Leitinitiative Ressourcenschonendes Europa im Rahmen der Europa-2020-Strategie der Europäischen Kommission will die Umstellung auf eine ressourcenschonende Wirtschaft unterstützen, die Versorgung mit wesentlichen Ressourcen sichern und neue Wachstums- und Innovationsmöglichkeiten schaffen. Die deutsche Forschungslandschaft Die Forschungskapazitäten in Deutschland konzentrieren sich auf mehrere wissenschaftliche Institutionen. Zu nennen sind hier die außeruniversitären Forschungseinrichtungen der Helmholtz-Gemeinschaft, der Fraunhofer Gesellschaft und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) sowie die Technischen Hochschulen / Universitäten in Aachen, Clausthal und Freiberg. Letztere ist die älteste montanwissenschaftliche Hochschule der Welt. Die drei genannten Hochschulen sind die einzigen in Deutschland, an denen der vollständige Materialkreislauf und die komplette Wertschöpfungskette der nichtenergetischen mineralischen Rohstoffe erforscht und vermittelt werden von der Lagerstättenkunde bis zum Recycling. Andere Hochschulen stellen Forschungs- und Bildungskompetenzen im Bereich Materialforschung und zu einzelnen Stufen der Wertschöpfungskette bereit. Gefördert durch das BMBF und das Land Sachsen wurde im August 2011 außerdem das Helmholtz- Institut Freiberg für Ressourcentechnologie gegründet. Mit diesem Institut soll langfristig die Forschung zur Wertschöpfungskette mineralischer Rohstoffe gestärkt werden. Programmziele und -inhalte Ziel des Programms Wirtschaftsstrategische Roh - stoffe für den Hightech-Standort Deutschland ist es, die Forschung, Entwicklung und Ausbildung ent - lang der Wertschöpfungskette nichtenergetischer

11 KURZFASSUNG 3 mineralischer Rohstoffe in den nächsten fünf bis zehn Jahren auszubauen. Das Programm richtet sich an Universitäten, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft. Es will die angewandte Forschung und deren Verknüpfung mit der Grundlagenforschung stärken. Ab 2013 wird das BMBF deshalb schrittweise thematische Schwerpunkte fördern, die einzelne Abschnitte oder die gesamte Wertschöpfungskette berücksichtigen. Das Programm wird technologieoffen gestaltet und gemeinsam mit Forschung und Wirtschaft weiterentwickelt, wobei die Fortschritte der nationalen und europäischen Ressourcenpolitik ebenso einfließen wie Anforderungen aus Wirtschaft und Wissenschaft. Dabei knüpft es unmittelbar an die nationale und europäische Rohstoffstrategie an. Im Fokus des Programms stehen Metalle und Mineralien, die für unsere Zukunftstechnologien sicher verfügbar sein müssen und die eine große Hebelwirkung für die Wirtschaft haben ( wirtschaftsstrategische Rohstoffe ). Baurohstoffe oder marine mineralische Rohstoffe sind nicht Gegenstand des Programms. Massenmetalle werden nur angesprochen, wenn sie als Koppelprodukt bei der Gewinnung von Primär- und Sekundärrohstoffen entstehen oder wenn eine erhebliche Verbesserung der Rohstoffeffizienz zu erwarten ist. Forschungsbedarf im Bereich der Primärund Sekundärrohstoffe Wie kann die Verfügbarkeit von wirtschaftsstrategischen Rohstoffen für die deutsche Industrie gesichert werden? Hier sieht das BMBF vordringlich Forschungs- und Entwicklungsbedarf in zwei Bereichen: in der Exploration und Gewinnung von Primärrohstoffen und in der Gewinnung von Sekundärrohstoffen durch Recycling. Bei den Primärrohstoffen und deren Exploration besteht Forschungsbedarf für alle wesentlichen Schritte der Rohstoff-Wertschöpfungskette: für die Erkundung (neue Erkundungsverfahren, z. B. für einheimische Rohstoffpotenziale) für den Bergbau (energie- und materialeffi ziente Gewinnungsverfahren) für die Aufbereitung (optimierte Zerkleinerungsund Sortierverfahren, um die Produktivität zu steigern und den Energieeinsatz zu vermindern) für die Metallurgie (neue effiziente Gewinnungsverfahren für Hochtechnologiemetalle) Auch zu übergreifenden Themen ist die Forschung gefragt: So soll z. B. die integrative Betrachtung von Geologie, Bergbau, Aufbereitung und Metallurgie die Optimierung der Wertschöpfungskette über mehrere Schritte möglich machen (Geometallurgie). Die wertschöpfungskettenübergreifenden Forschungs felder der Rohstoffwirtschaft und Ressourcenanalytik bieten ebenso Ansatzpunkte für neue Forschungsvorhaben wie die ökologischen, gesellschaftlichen und politischen Aspekte der globalen Rohstoffwirtschaft. Nichtenergetische mineralische Wertstoffe sind wichtig für die deutsche Wirtschaft. Sie sind in unseren Abfällen und Produktionsrückständen enthalten, allerdings oft nur in geringen Konzentrationen, so dass ihre Rückgewinnung eine Herausforderung darstellt. Im Bereich der Sekundärrohstoffe und des Recyclings besteht Forschungsbedarf zu folgenden Themen: zu Stoffströmen und Potenzialen (Datengrundlage zu Sekundärrohstoffquellen, Erfassungssysteme, spezifisches Stoffstrommanagement, Produkt gestaltung) zu Aufbereitung und Trennung (Materialauftrennung unter weitgehendem Erhalt der ursprünglich beabsichtigten Materialeigenschaften bzw. Zer legung in Grundwerkstoffe) zu metallurgischer Extraktion und Reinigung (flexible Prozesse mit maximierter Rückgewinnungsrate für Multi-Metallsysteme und verbesserte Stofftrennung auf elementarer oder mole kularer Ebene)

12 4 KURZFASSUNG zur Bewertung (objektiver Vergleich alternativer Recyclingtechnologien und Verfahrenswege nach ökobilanziellen, ökonomischen und anderen Aspekten) Maßnahmen zur Umsetzung des Programms Das Programm Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland baut auf aktuelle Fördermaßnahmen folgender Rahmenprogramme auf: FONA Forschung für nachhaltige Entwicklungen WING Werkstoffinnovationen für Industrie und Gesellschaft Forschung für die Produktion von morgen und der programmübergreifenden Förderinitiative KMU-innovativ: Ressourcen- und Energieeffizienz. Es setzt einen ersten Schwerpunkt auf Maßnahmen, mit deren Hilfe das heimische Angebot an wirtschaftsstrategischen Rohstoffen erhöht werden kann und welche die bestehenden Anstrengungen für Material- und Produktinnovationen sowie zur Verbesserung der Materialeffizienz ergänzen. Flankierende Maßnahmen sollen außerdem die deutsche Rohstoffforschung international vernetzen und sichtbar machen, die Akzeptanz der heimischen Rohstoffgewinnung verbessern und die Aus- und Weiterbildung in diesem Bereich stärken. Der Wissensaustausch und die Entwicklung von Rohstoffpartnerschaften werden durch bilaterale Forschungskooperationen mit rohstoffreichen Ländern unterstützt. Das Programm verfolgt zudem das Ziel, den Wissenschaftsstandort Deutschland zu stärken. Bestehende Kooperationen sollen zu diesem Zweck weiterentwickelt und Bildungsangebote an Universitäten ausgebaut werden. Themenbereiche von europäischer Bedeutung werden im Rahmen der europäischen Zusammenarbeit bearbeitet.

13 EINLEITUNG 5 1 Einleitung 1.1 Die Bedeutung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland Rohstoffbedarf Seit den fünfziger Jahren hat der Ressourcen - bedarf in den Industrieländern in hohem Maße zuge nommen; diese Entwicklung ist jetzt auch in den aufstrebenden Entwicklungs- und Schwellenländern wie China zu beobachten. In den letzten 50 Jahren wurden weltweit mehr Rohstoffe verbraucht als in der gesamten Menschheitsgeschichte zuvor. Und der Rohstoffverbrauch nimmt weiter zu trotz aller Maßnahmen, die Ressourcenproduk - ti vität zu erhöhen. Wir leben heute in einer Welt, in der die Produktzyklen immer kürzer und die Produkte unserer Industrie, insbesondere der Elektro - nik industrie, immer komplexer werden. Für die Herstellung eines Computerchips benötigte man in den achtziger Jahren noch zwölf verschiedene chemische Elemente, in den neunziger Jahren stieg die Anzahl bereits auf 16. Heute braucht man für einen Hochleistungschip mehr als 60 Elemente. Dies belegt eine häufig zitierte Rohstoffstudie des US-amerikanischen National Research Council (NRC 2008). In der Automobilbranche sieht es ähnlich aus: Bestand ein Auto früher im Wesentlichen aus Eisen, Stahl, Kupfer, Aluminium, Blei, Zink, Gummi, Kunststoffen und Glas, so ist es heute ein Hightech- Produkt mit vielfältigen Elektronikkomponenten. Das Auto der Zukunft benötigt zusätzlich ein breites Elementspektrum, z. B. Seltene Erden für Permanentmagnete in den Hilfs- bzw. Antriebsmotoren oder Legierungselemente im Stahl. Der Kreislauf von Rohstoffen entlang der Wert - schöpfungskette und des Produktlebenszyklus ist schematisch in Abbildung 1 dargestellt. Abfälle Güternutzung Güterproduktion Abfälle Abfälle Rohstoffgewinnung Teile Geräte Aufbereitung/ Halbzeugherstellung Recycling Abfälle Abfälle Abbildung 1: Kreislauf von Rohstoffen und Abfällen (nach Faulstich 2010)

14 6 EINLEITUNG Rohstoffimporte Deutschland hat ein starkes produzierendes Gewerbe mit großen Exporterfolgen. Gerade technologische Spitzenprodukte wie Automobile haben es der deutschen Wirtschaft ermöglicht, überraschend schnell aus der Wirtschafts- und Finanzkrise 2008/09 herauszukommen. Knapp 25 % des Bruttoinlandsprodukts (BIP) von etwa Mrd. EUR im Jahre 2010 werden immer noch vom produzierenden Gewerbe (ohne Baugewerbe) generiert. Damit liegt Deutschland weit vor anderen großen europäischen Ländern wie Frankreich, Italien oder gar Großbritannien, wo der Anteil des produzierenden Gewerbes nur noch etwa halb so groß ist wie hier. Für die Herstellung ihrer Spitzenprodukte benötigt die deutsche Wirtschaft sowohl Primärals auch Sekundärrohstoffe. Sekundärrohstoffe sind zwar im eigenen Land verfügbar; doch besonders die Hochtechnologiemetalle werden hier derzeit nur ungenügend erschlossen. Bei den Primärrohstoffen ist Deutschland zum größten Teil auf Importe angewiesen; Metallrohstoffe müssen sogar fast vollständig eingeführt werden. Etwa 4,4 % des BIP in 2010 entsprach dies 109,3 Mrd. EUR kostet der Import von Rohstoffen die deutsche Wirtschaft. Hiervon entfallen knapp zwei Drittel auf Energieund etwa ein Drittel auf Metallrohstoffe, darunter besonders auf Eisen, Stahl und die Massenmetalle im Bereich der Nichteisenmetalle (NE-Metalle) (siehe Abbildung 2). Stahlveredler einschließlich Refraktärmetalle, Metalle für die Elektronikbranche und andere Hightech-Rohstoffe wie Seltene Erden oder Platingruppenelemente machen etwa 9 % des eingeführten Rohstoffwertes aus. Hierbei handelt es sich um die Rohstoffe, die für die Herstellung von Spitzenprodukten benötigt werden. Kurz gesagt: Weniger als 0,5 % unseres BIP wenden wir für diese wirtschaftsstrategischen Rohstoffe auf, obwohl gerade sie mit ihrer Hebelwirkung unsere Volkswirtschaft schnell aus einer Rezession herausführen und den Wohlstand im Land sichern können. in den bevölkerungsreichen Entwicklungsländern, allen voran in der Volksrepublik China. Betrug der chinesische Anteil am Weltstahleinsatz 1990 nur 8 %, so waren es 2010 bereits 45 %. Auch der Bedarf an anderen Metallen nahm drastisch zu: Der Kupfereinsatz stieg von 6 % auf 39 %, Aluminium von 5 % auf 40 %. China ist heute der größte Absatzmarkt für alle wesentlichen Rohstoffe mit Ausnahme von Erdöl und Erdgas. Hier nimmt die Volksrepublik lediglich Platz 2 hinter dem Spitzenreiter USA ein. Der Bedarf an wirtschaftsstrategischen Rohstoffen steigt ebenfalls und damit auch die Konkurrenz um sie. Dass es aber noch deutliche Potenziale in der Gewinnung dieser Rohstoffe gibt, verdeutlicht Abbildung 3. Wirtschaftsstrategische Rohstoffe 8,7 % NE-Basismetalle 14,9 % Eisen, Stahl 5,9 % Gold, Silber 5,2 % Nichtmetalle 1,9 % Importe ,3 Mrd. Erdöl 36,3 % Erdgas 21,6 % Kohle 4,3 % Sonstige Energierohstoffe 1,3% In der ersten Dekade dieses Jahrtausends änderte sich die globale Rohstoffversorgung grundlegend: Fast bis zum Ende des letzten Jahrtausends lebten wir in einer Welt, in der 25 % der Weltbevölkerung nämlich die in den Industrieländern 70 bis 80 % der Weltrohstoffproduktion benötigten. Doch dann begann der rasante Anstieg des Rohstoffverbrauchs Abbildung 2: Wirtschaftsstrategische Rohstoffe in der Rohstoffimportbilanz Deutschland 2010 (Quelle: BGR / DERA, verändert)

15 EINLEITUNG 7 Abbildung 3: Das Metallrad: Darstellung der Verknüpfung von Hauptmetallen und Nebenprodukten in Erzlagerstätten nach Verhoef et al. (2004) und Reuter et al. (2005). Eingekreist sind die von der Europäischen Kommission derzeit als kritisch identifizierten Rohstoffe EU-14 (AdHoc-Arbeitsgruppe der EU 2010). Das abgebildete Metallrad zeigt das Spektrum an Haupt-, Neben- und beibrechenden Metallen und ihre Verknüpfung. Für beibrechende Metalle gibt es keine eigenen Lagerstätten, sie treten in der Natur nur zusammen mit Hauptmetallen auf. Im inneren Ring finden sich die Hauptmetalle. Bergbau- und Hüttenbetriebe sind vor allem auf diese Metalle ausgerichtet. Nach außen hin folgen dann die Nebenmetalle, die jeweils mit den Hauptmetallen verknüpft sind. Im nächsten Außenring sind diejenigen Nebenmetalle aufgeführt, die fast ausnahmslos mitgewonnen werden. Auch für diese Metalle sind die Anlagen der Bergbau- und Hüttenbetriebe ausgelegt. Weiter außen folgen Neben - elemente, für deren Gewinnung nur eine ein - geschränkte Infrastruktur zur Verfügung steht. Doch es handelt sich hierbei vielfach um wertvolle Metalle, die beispielsweise in der Elektronik von Bedeutung sind. Im äußersten Ring sind die Elemente aufgeführt, die in der Regel nicht mit - gewonnen werden. Sie verbleiben in Aufbereitungsabgängen, Rückständen oder Schlacken. Elemente, die zu den vierzehn von der EU im Jahre 2010 als kritisch eingestuften Rohstoffen bzw. Rohstofffamilien gehören zu den so genannten EU-14 sind eingekreist. Die Abbildung zeigt, dass sich diese kritischen Rohstoffe auf die beiden äußeren Ringe konzentrieren. Die Gewinnungsrate dieser Rohstoffe kann also noch deutlich verbessert werden. Sie können unter dem technologieoffenen Oberbegriff der wirtschaftsstrategischen Rohstoffe gefasst werden. Der Begriff ist umfassender als die Liste der EU 14, allerdings ist er nur auf Deutschland bezogen. Eine Studie im Auftrag der KfW-Bankengruppe zeigt, dass aus Sicht deutscher Unternehmen weitere Rohstoffe als kritisch zu bewerten sind (Erdmann et. al 2011).

16 8 EINLEITUNG Rohstoffbedarf und -preise Die veränderte Nachfrage führte bei vielen Rohstoffen zu einem starken Preisanstieg. Diese Entwicklung wurde nur kurzzeitig durch die Finanzkrise im Jahr 2008 unterbrochen. Verglichen mit dem Preisniveau zur Jahreswende 2002 / 03 stieg der Preis von Blei auf das Achtfache, der von Nickel zeitweilig auf das Sechsfache, der Zink- und Kupferpreis auf das Fünffache und der von Erdöl auf das Vierfache. Exportrestriktionen in einigen Produzenten- und Exportländern und Spekulationen an den Finanzmärkten verursachten zusätzliche Preisspitzen. Bei derartig ungewöhnlichen Preisbewegungen wird der Regelkreis der Rohstoffversorgung wirk - sam (siehe Abbildung 4). Die Industrie reagiert sowohl auf der Angebots- als auch auf der Nachfrageseite, so dass nach einiger Zeit das erhöhte Angebot und die verringerte Nachfrage wieder ein neues Gleichgewicht finden: auf der Angebotsseite durch verstärkte Produktion im Primär- wie auch im Sekundärrohstoffbereich, auf der Nachfrageseite durch Substitutionsmaßnahmen im weitesten Sinne. In diesem Regelkreis unterstützt der Staat die Aktivitäten der Industrie durch flankierende Maßnahmen. Beispiele hierfür sind das rohstoffpolitische Förderinstrumentarium, die Rohstoffaußenpolitik und die Forschungsförderung. So fördert die Bundesregierung im Rahmen der Hightech- Strategie Spitzentechnologien, um die Ressourceneffizienz zu steigern (siehe Abschnitt 2.2.). Verknappung Preisanstieg Reaktionen durch Preisanreize Angebotsseite Primäre Rohstoffe (Exploration, Investition in neue Produktion, Erhöhung des Rohstoffausbringens aus der Lagerstätte und in der Aufbereitung/ Metallurgie) Sekundäre Rohstoffe (Verbesserung des Recyclings, Aufbereitung niedrighaltiger Schrotte) Nachfrageseite Sparsamer Materialverbrauch Substitution Neue Technologien mit anderem Rohstoffprofil Angebot und Nachfrage wieder im Gleichgewicht Abbildung 4: Regelkreis der Rohstoffversorgung (nach Wellmer / BGR)

17 EINLEITUNG Politische Initiativen in Deutschland, Europa und weltweit Deutsche Initiativen Das bei uns geltende marktwirtschaftliche Prinzip besagt, dass es Aufgabe der Wirtschaft sei, die Industrie mit Rohstoffen zu versorgen; der Staat müsse hierfür jedoch die erforderlichen Rahmenbedingungen setzen, zu denen auch eine effektive Forschungsinfrastruktur gehöre. Diesem Prinzip folgend hat die Bundesregierung im Jahre 2007 auf der Basis eines intensiven Dialoges zwischen Wirtschaft und Politik Elemente einer Rohstoffstrategie entwickelt. Im Jahr 2010 wurde die Rohstoffstrategie der Bundes regierung verabschiedet. Nach dieser Strategie wird die Bundesregierung u. a.: den Zugang zu Rohstoffen verbessern und die Bezugsquellen diversifizieren Innovationen durch Rohstoffforschung und -entwicklung fördern Rohstoffpartnerschaften aufbauen strukturelle Maßnahmen umsetzen, beispielsweise die Gründung der Deutschen Rohstoffagentur an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe oder die Einrichtung eines Interministeriellen Ausschusses Rohstoffe die Aus- und Weiterbildung ausländischer Fach- und Führungskräfte fördern eine enge Verzahnung mit der EU-Rohstoffinitiative schaffen Der Interministerielle Ausschuss (IMA) Rohstoffe unter Federführung des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie (BMWi) koordiniert die Aktivitäten der Bundesregierung in der Rohstoffpolitik. Auch der Bundesverband der Deutschen Industrie (BDI) arbeitet aktiv im Ausschuss mit und bündelt dabei die Interessen der Industrie. Durch Rohstoffpartnerschaften will die deutsche Bundesregierung Partnerländer bei einer nachhaltigen wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Entwicklung unterstützen. Die Partnerschaften sollen gleichzeitig zur Rohstoffversorgung der deutschen Wirtschaft beitragen. Erste Partnerschaftsabkommen wurden mit der Mongolei und mit Kasachstan unterzeichnet, weitere sind in Vorbereitung. Die Rohstoffaktivitäten der Wirtschaft werden so von staatlicher Seite flankiert und unterstützt. Auch die deutsche Industrie setzt auf Zusammenarbeit: Mit der Allianz zur Rohstoffsicherung einer konzertierten Rohstoffinitiative will sie die Kooperation von deutschen Unternehmen bei der Rohstoffbeschaffung fördern und so die Versorgung sichern. Mit dem im Juli 2011 veröffentlichten Nationalen Masterplan Maritime Technologien will das BMWi auch die Gewinnung mariner mineralischer Roh - stoffe vorantreiben. Bereits im April 2002 beschloss die Bundesregierung die Nationale Nachhaltigkeitsstrategie Perspektiven für Deutschland. Eines der Ziele der Strategie ist es, durch eine nachhaltige Rohstoffwirtschaft die Rohstoffproduktivität in Deutschland bis 2020 gegenüber 1994 zu verdoppeln. Das Wirtschaftswachstum soll also vom Rohstoffverbrauch entkoppelt werden. Insgesamt entwickelt sich die Rohstoffproduktivität zwar in die angestrebte Richtung, doch leider viel zu langsam. Nur durch so genannte Effizienzsprünge kann das Ziel der Nachhaltigkeitsstrategie noch erreicht werden. Das BMBF unterstützt deshalb Forschung und Entwicklung in diesem Bereich, etwa durch Förderung von F&E-Vorhaben mit Beteiligung der gewerblichen Wirtschaft in den Förderschwerpunkten r 2 und r 3 (siehe Abschnitt 2.2) oder durch Förderung des Helmholtz-Instituts Freiberg für Ressourcentechnologie. Auf Initiative des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) wurde im Februar 2012 das Deutsche Ressourceneffizienzprogramm (ProgRess) der Bundesregierung verabschiedet. Das Programm definiert 20 Handlungsansätze für die nachhaltige Nutzung abiotischer, nichtenergetischer Rohstoffe wie Erze, Industrie- und Baumineralien sowie für die stoffliche Nutzung biotischer Rohstoffe. Eine Schlüsselfunktion nimmt hier die Forschung und die Erweiterung der Wissensbasis ein.

18 10 EINLEITUNG Die Kreislaufführung von metallischen und mine ralischen Rohstoffen muss dringend verbessert werden dies forderte der Rat für Nachhaltige Entwicklung (RNE) im Juni 2011 in seinen Empfehlungen an die Bundesregierung. Will man die Rohstoffproduktivität verdoppeln, so leistet auch die bessere Nutzung von Sekundärrohstoffen einen Beitrag. Die Empfehlungen wurden unter dem Titel Wie Deutschland zum Rohstoffland wird vom RNE veröffentlicht. Mit der 2008 verabschiedeten Internationalisierungsstrategie für Wissenschaft und Forschung reagiert die Bundesregierung auf Herausforderungen der Globalisierung wie Klimawandel oder Ressourcenverbrauch. Konkrete Ansatzpunkte für das Bundesministerium für Bildung und Forschung sind z. B. verstärkte strategische Kooperationen mit internationalen Partnern im Rahmen der wissenschaftlich-technischen Zusammenarbeit sowie die Mitgestaltung und kohärente Vernetzung mit europäischen Initiativen. Europäische Initiativen Auf europäischer Ebene brachte die EU-Rohstoffinitiative aus dem Jahr 2008 das Thema Rohstoffsicherung auf die politische Agenda. Mit der Initiative soll die Entwicklung einer gemeinsamen europäischen Rohstoffstrategie vorangebracht werden. (KOM(2008) 699) Die EU-Rohstoffinitiative beruht auf drei Säulen: der Rohstoffzugang soll über internationale Märkte erfolgen, wobei gleiche Bedingungen für industrielle Wettbewerber gelten eine nachhaltige Rohstoffversorgung innerhalb der EU soll gefördert werden die Ressourceneffizienz und das Recycling sollen gesteigert werden Eine Arbeitsgruppe identifizierte im Rahmen dieser Initiative 14 Rohstoffe als für die EU kritisch (EU-14), und zwar in Bezug auf ihre wirtschaftliche Bedeutung und auf Versorgungsrisiken (European Commission 2010, siehe auch Abbildung 3, S. 7). Strategische Maßnahmen, um die Rohstoffversorgung zu sichern, wurden von der Europäischen Kommission Anfang 2011 im Strategiepapier zur Rohstoffinitiative benannt (KOM(2011) 25). Die Strategie beinhaltet folgende Kernelemente: die Liste der für die EU kritischen Rohstoffe wird regelmäßig aktualisiert eine bilaterale Zusammenarbeit mit afrikanischen Ländern wird aufgebaut der Rechtsrahmen für die nachhaltige Rohstoffgewinnung in der EU wird verbessert Forschung und Innovation für die gesamte Rohstoff-Wertschöpfungskette werden gefördert Im Juni 2011 veröffentlichte das Europäische Parlament einen Bericht über eine erfolgreiche Rohstoffstrategie für Europa. In diesem Bericht fordert das Parlament, bei der Zuweisung von Mitteln für Forschungen über Rohstoffe wie Seltenerdmetalle klare Ziele vorzugeben, so wie beispielsweise Japan das Ziel vorgibt, den Verbrauch von Seltenerdmetallen um ein Drittel zu senken (Europäisches Parlament 2011). Strategien und Maßnahmen zur Rohstoffversorgung sind eingebettet in die Strategie Europa 2020, die durch verschiedene Leitinitiativen konkretisiert wird. In der Leitinitiative Innovationsunion wird der Aufbau einer Europäischen Innovationspartnerschaft (EIP) zur nachhaltigen Versorgung mit nichtenergetischen Rohstoffen für eine moderne Gesellschaft vorgeschlagen. Eine weitere Leitinitiative zum Thema Ressourcenschonendes Europa verfolgt das Ziel einer ressourcenschonenden und kohlenstoffarmen europäischen Wirtschaft. Dazu muss der Ressourceneinsatz verringert und die Versorgung mit wesentlichen Ressourcen gesichert werden. Auch geht es darum, neue Möglichkeiten für Wachstum und Innovation zu schaffen und die Umweltauswirkungen der Ressourcennutzung möglichst gering zu halten (KOM (2011) 21).

19 EINLEITUNG 11 Im September 2011 stellte die EU-Kommission ihren Fahrplan für ein ressourcenschonendes Europa und die Umgestaltung der europäischen Wirtschaft bis 2050 vor. Bis 2013 sollen danach klar definierte Ziele und transparente Indikatoren für den Ressourcenverbrauch entwickelt werden. Will man Ressourcen schonen, so leistet die effiziente Verwendung von natürlichen Ressourcen wie Metalle und Mineralien einen wesentlichen Beitrag dazu. Die bereits genannte Rohstoffinitiative, die nationale Umsetzung des EU-Abfallrechts und der Übergang zu einer nachhaltigen Material- oder Kreislaufwirtschaft lassen hier Fortschritte erwarten. Doch auch Forschung und Innovation können die Ressourcenproduktivität steigern. So sollen die Forschungsmittel des neuen europäischen Forschungs- und Innovationsförderprogramms Horizont 2020 eingesetzt werden, um die Schlüsselziele der Ressourceneffizienz zu verfolgen. Auf diesem Wege soll mehr Wissen zur Rohstoffverfügbarkeit geschaffen und eine nachhaltige Rohstoffversorgung und -verwendung gefördert werden inklusive Exploration, Gewinnung, Verarbeitung, Substitution, Verwertung und Rückgewinnung. Das Programm Horizont 2020 tritt ab 2014 die Nachfolge des 7. Forschungsrahmenprogramms an (KOM(2011) 571). Im Rahmen von Horizont 2020 soll das Europäische Innovations- und Technologieinstitut (EIT) ab 2014 um eine Wissens- und Innovationsgemeinschaft (KIC) Rohstoffe entlang der gesamten Wert - schöpfungskette erweitert werden. Durch Zusammenführung exzellenter Hochschuleinrichtungen und Forschungszentren mit Unternehmen soll die Wettbewerbsfähigkeit der Mitgliedsstaaten gestärkt werden. Schon jetzt fördert die EU im 7. Forschungsrahmenprogramm Vorhaben für eine nachhaltige Rohstoffversorgung. Im Fokus stehen dabei innovative Konzepte und Verfahren zur Gewinnung hochwertiger mineralischer Produkte (ProMine) und zur Erfassung von Rohstoffressourcen (Eurogeosource, OneGeology), aber auch Strategien und Technologien der Rohstoffgewinnung und -verarbeitung und zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks (EO-Miners, Impactmine). An diesen Forschungsvorhaben wirken auch deutsche Unternehmen, Forschungseinrichtungen und Behörden mit. Um notwendige Forschungsschwerpunkte zu definieren und entsprechende Partnerschaften zu initiieren, hat sich eine Europäische Technologieplattform für die nachhaltige Gewinnung mineralischer Rohstoffe (European Technology Platform on Sustainable Mineral Resources ETP-SMR) etabliert. Treibende Kraft dieser Plattform, an der sich geologische Gesellschaften, Verbände und Forschungseinrichtungen beteiligen, sind europäische Unternehmen. Das im November 2011 unter der Federführung Frankreichs (CNRS) gestartete ERA-Net Industrial Handling of Raw Materials for European Industries (ERA-MIN) dient der Abstimmung nationaler F&E- Aktivitäten zu Bergbau, Recycling und Substitution nichtenergetischer Rohstoffe wie Baumineralien, Industriemineralien und Metallrohstoffe. Neben Deutschland und Frankreich sind bislang Finnland, Griechenland, die Niederlande, Polen, Portugal, Rumänien, Schweden, Spanien und Ungarn im ERA-Net vertreten. Großbritannien, Italien und Moldawien beteiligen sich als assoziierte Partner, weitere Partnerländer sollen hinzu kommen. Geplant ist auch, dass sich das Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie am Stakeholder Forum beteiligt. Das ERA-Net soll die European non energy raw materials research community innerhalb der EU 27 strukturieren und vernetzen. Dazu werden sämtliche Institutionen, nationalen Strategien und Förderprogramme der beteiligten Länder im Bereich Rohstoffe erfasst. Außerdem werden internationale Kooperationsmöglichkeiten mit Industriestaaten wie Japan, den USA oder Kanada und Entwicklungsländern identifiziert. Globale Initiativen Im Jahr 2007 wurde unter dem Dach des Umweltprogramms der Vereinten Nationen das UNEP International Resource Panel gegründet. Hauptaufgabe des Panels ist es, unabhängige wissenschaftliche Analysen bereitzustellen, die sich mit der nachhaltigen Nutzung natürlicher Ressourcen und ihrer Umweltwirkungen über den gesamten Lebensweg auseinandersetzen. So soll das Panel zu einem besseren Verständnis darüber beitragen, wie Wirtschaftswachstum, Ressourcenverbrauch und Umweltbelastung entkoppelt werden können.

20 12 EINLEITUNG 1.3 Ziele des Programms Ziel des Programms Wirtschaftsstrategische Rohstoffe für den Hightech-Standort Deutschland ist es, die Forschung und Entwicklung entlang der Wertschöpfungskette nichtenergetischer mineralischer Rohstoffe zu fördern und auszubauen. Der Zeithorizont dafür beträgt fünf bis zehn Jahre. Das Programm richtet sich an Universitäten, außeruniversitäre Forschungseinrichtungen und Unternehmen der gewerblichen Wirtschaft. Es will die angewandte Forschung bis in den Demonstrationsmaßstab ebenso fördern wie deren Verknüpfung mit der Grundlagenforschung. Bildung und Fortbildung zu Ressourcentechnologien werden als flankierende Maßnahmen eingesetzt. Dabei konzentriert sich das Programm auf solche Metalle und Industrieminerale, die eine große Hebelwirkung für die Wirtschaft haben und deren Verfügbarkeit für unsere Zukunftstechnologien gesichert werden muss. Derzeit können wir einen schnellen Wandel beobachten, was die Anzahl, Anforderungen und Qualität der Rohstoffe für Hightech-Produkte angeht. Deshalb ist das Programm hinsichtlich der Auswahl der Rohstoffe technologieoffen gestaltet. Marine mineralische Rohstoffe, sofern diese durch den Nationalen Masterplan Maritime Technologien des BMWi abgedeckt sind, oder mineralische Baurohstoffe sind nicht Gegenstand des Programms. Massenmetalle im NE-Metallbereich werden insofern angesprochen, als sie bei der Gewinnung von Koppelprodukten und Elementen und bei der Aufarbeitung von Sekundärrohstoffen mit betrachtet werden müssen. Sie sind außerdem Gegenstand des Programms, wenn bei der Gewinnung, der Produktion oder dem Produkt selbst erhebliche Verbesserungen der Rohstoffeffizienz zu erwarten sind. Ab 2013 werden schrittweise thematische Schwerpunkte gefördert, die einzelne Abschnitte oder die gesamte Wertschöpfungskette berücksichtigen. Im ersten Schritt liegt dabei der Schwerpunkt auf der Angebotsseite, und zwar sowohl bei Primärals auch bei Sekundärrohstoffen. Hier geht es um die Erforschung und Erprobung von Methoden, die zur Auffindung und Nutzbarmachung derjenigen Rohstoffe genutzt werden können, die deutsche Unternehmen benötigen. Außerdem soll erforscht werden, wie das Recycling wirtschaftsstrategischer Rohstoffe verbessert werden kann. Unmittelbare Anknüpfungspunkte werden dabei die Rohstoffstrategie der Bundesregierung und der Europäischen Kommission sein. In den folgenden Kapiteln werden zunächst die wichtigsten deutschen Forschungskapazitäten im Bereich Ressourcentechnologien dargestellt sowie das europäische und internationale Forschungsumfeld beschrieben. Ausgehend von der Analyse der Forschungslandschaft mit aktuellen Forschungsschwerpunkten werden im Anschluss der zukünftige Forschungs- und Entwicklungsbedarf auf Grundlage der Empfehlungen des Programmbeirates Ressourcentechnologien und Maßnahmen zur Umsetzung beschrieben.

21 FORSCHUNGSLANDSCHAFT RESSOURCENTECHNOLOGIEN IN DEUTSCHLAND 13 2 Forschungslandschaft Ressourcentechnologien in Deutschland Wichtige Forschung im Bereich Ressourcentechnologien wird von der Industrie durchgeführt. Diese Forschung verfolgt wirtschaftliche Interessen und wird überwiegend vertraulich behandelt. Unterstützung erfährt die Industrie durch öffentlich geförderte F&E-Verbundprojekte in Zusammenarbeit mit Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Die Darstellung in diesem Abschnitt beschränkt sich deshalb auf die wichtigsten Hochschulen und öffentlichen Forschungsein richtungen in Deutschland. 2.1 Hochschulen und Forschungs - einrichtungen Im Folgenden werden die deutschen Forschungskapazitäten im Bereich Ressourcentechnologien dargestellt. Neben außeruniversitären Forschungseinrichtungen werden dabei vor allem die Technischen Hochschulen / Universitäten in Aachen, Clausthal und Freiberg vorgestellt, weil sie die einzigen Hochschulen in Deutschland sind, an denen noch die vollständige Wertschöpfungskette in Forschung und Lehre vertreten ist. Obwohl an anderen Hochschulstandorten ebenfalls Forschungsund Bildungskompetenzen vorhanden sind z. B. zur Materialforschung oder einzelnen Stufen der Wertschöpfungskette werden diese aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht weiter ausgeführt. Abbildung 5: Wichtigste Forschungs- und Ausbildungsstandorte zur Wertschöpfungskette der Ressourcentechnologien in Deutschland (Quelle: RWTH Aachen University, ergänzt)

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