INTRA r 3 + Effekte der r³-fördermaßnahme auf Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit von strategischen Metallen

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1 INTRA r 3 + Effekte der r³-fördermaßnahme auf Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit von strategischen Metallen Luis TERCERO ESPINOZA / Fraunhofer ISI Fraunhofer ISI: Matthias PFAFF, Katrin OSTERTAG, Björn MOLLER BGR: Martin ERDMANN, Michael SZURLIES, Hildegard WILKEN TU BAF: Kirstin KLEEBERG, Katja SCHNEIDER, Michael HÖCK Universität Stuttgart LBP: Peter BRANDSTETTER Fraunhofer ICT: Gudrun GRÄBE

2 Das Integrations- und Transferprojekt: INTRA r 3 +

3 AP Potenzialanalyse Seite 3 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse

4 Interaktion mit den Verbünden Seite 4 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse 4

5 Schwerpunkte der Technologiebewertung in r 3 Technologischer Reifegrad (TRL) Zentrale F&E- Aspekte Technische Anforderungsprofile SWOT- Analysen r 3 - Technologien Kumulative Innovationskraft Detaillierte Informationen und Ergebnisdarstellungen im INTRA r 3 + Abschlussbericht - Working Paper zur Technologiebewertung Anwendbarkeit gängiger Bewertungs methoden Method. Vorgehensweise in Entwicklung Risikofaktoren Seite 5 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse

6 Stufen Technologischen Entwicklungsstände (TRL) Bereits erfolgreich abgeschlossene Entwicklungsstufen Reifegrad (%) (9) Kommerzielle Anwendung (8) Qualifizierte Systemanwendung (7) Operationalisierter Prototyp (6) Prototyp in Einsatzumgebung (5) Funktionsnachweis Einsatzumgebung (4) Funktionsnachweis Labor (3) Experimenteller Funktionsnachweis (2) Technolog. Anwendungskonz. Größtenteils Abschluss d. Technologieentwicklung bis einschl. Stufe 4 bzw. 5 Herausforderungen beim Übergang auf Stufe 6 für fast alle r3-projekte 100 > 90 - > < (1) Funktionsprinzip (0) Idee > 10 < 10 > 40 < 10 - < 1 Seite 6 Recycling INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse Substitution UrbanMining

7 Nachhaltigkeitsbewertung: Zentrale Fragen Welcher Zuwachs an Wissen und Kompetenzen erfolgt durch r 3? Was passiert mit den Arbeitsplätzen? Welche Auswirkungen auf den Unternehmensstandort Deutschland können auftreten? In welchem Ausmaß werden direkte Stoff- und Abfallströme sowie anthropogene Lagerstätten verändert? Welche Kosten spart die deutsche Wirtschaft? Welcher Beitrag wird ggf. zu dem Nachhaltigkeitsziel einer Kreislaufwirtschaft geleistet? Wer könnten die konkreten Interessennehmer und deren Funktion sein? Welches Gefährdungspotential durch Schadstoffe gibt es vor bzw. nach einer Umsetzung? Welchen Rolle hat die Verwertung der Zielwertstoffe und -produkte? Was bleibt an nichtverwertbaren Reststoffen? Werden Flächen neu beansprucht oder höherwertig nutzbar gemacht? Wird die Öffentlichkeit bei einer Umsetzung beeinflusst sein? Seite 7 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse 7

8 Gefährdung durch Schadstoffe Anzahl der Projekte Risiken (Schadstoffe): diverse Schwermetalle, insb. Cd und Pb, in Feststoff-Matrizes in unterschiedlichen Konzentrationen Ni und Cr in Abwässern Hg in EAG, inb. Monitore gefährdende Stoffe bei Gebäudeabriss Eintrittswahrscheinlichkeit: Vorw. gering, da nur bei unsachgemäßem Umgang bei der Deponierung mittel bis hoch bei Emissionen in Luft und Wasser bei Altdeponien und Altablagerungen wie Halden vor 1995 Seite 8 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse 8

9 Ökobilanzierung Quantifizierte Abschätzung des ökologischen Einsparpotenzials des BMBF- Förderschwerpunkts r³ Einheitliche Analyse der bewertbaren r³-verbünde Verwendung etablierter Methode in Anlehnung an DIN ISO und Produktionsphase Vorketten Prozess Lebenszyklusschritte Umwandlung Rohstoffbereitstellung Nutzungsphase Systemgrenzen cradle to gate gate to gate Datengrundlage Datenbank und Software GaBi Stoff- und Energiebilanzen des Verbundes Systemgrenze Seite 9 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse

10 Erhebungsbogen zur Datenerfassung Ist-Zustand Systemgrenze Verbund Vorkette* Soll-Zustand Vorkette* Stoff- und Energieströme Blackbox - Prozess von Verbund Stoff- und Energieströme Blackbox - Prozess von Verbund Produkte und Emissionen (gas, fest, flüssig) Produkte und Emissionen (gas, fest, flüssig) Ökobilanzielle Analyse* Ökobilanzielle Analyse* Ökonomische Analyse # Ist-Zustand des Referenzprozesses (Status Quo) Soll-Zustand (Veränderung der Stoffströme durch Neuentwicklung) Skalierung von Prozess auf deutschlandweite Ebene * LBP # ISI Seite 10 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse

11 Ergebnisse der Ökobilanzierung r3 - "Deutschland"-Ebene Theoretisch maximal erreichbar, absolute Einsparung Kumulierter Materialaufwand [t/a] Primärenergiebedarf [GWh/a] Treibhausgasemissionen [t CO2-äq./a] Cluster Recycling Cluster Substitution Cluster Urban Mining Cluster Bewertung Summe r Ein Verbund hat eigene quantifizierte Bewertung auf Grundlage ähnlicher, aber nicht gleicher Methodik durchgeführt. Seite 11 INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse

12 Gesamtwirtschaftliche Effekte: Methodik Bottom-up Informationen der Verbünde Veränderte Stoffströme (monetär) Notwendige Investitionen Zusätzliche Personalkosten Differenzkosten Input-Output Modell ISIS 73 Wirtschaftssektoren Kumulierte Effekte Gesamtwirtschaftliche Effekte Effekte auf sektoraler Ebene Strukturelle Verschiebungen Wertschöpfung Beschäftigung Importe

13 Gesamtwirtschaftliche Effekte: Aggregierte Ergebnisse Jährlicher gesamtwirtschaftlicher Impuls (Differenzkosten) Erlöse aus veränderten Stoffströmen: 154 Mio. Investitionskosten (annuisiert): 23 Mio. Personalausgaben: 15 Mio. Differenzkosten: 116 Mio. Bruttowertschöpfung Gesamt-Importe Mio Erwerbstätige, netto ,000 1,200 Recycling Substitution Urban Mining

14 Kritikalität der Metalle und Industriemineralien in r 3 Versorgungsrisiko und wirtschaftliche Bedeutung aus Ad-hoc Working Group on defining Critical Raw Materials (2014)

15 Rohstoffprofile Seite 15 Fokus auf Trends (Produktion, Konzentration, Preise ) Vergleiche & Perspektive (Marktvolumen, Primär vs. Recycling ) INTRA r 3 + Integration und Transfer der r 3 Ergebnisse

16 r 3 Beiträge zur Versorgungssicherheit 16

17 Verwertbare Ergebnisse (i.s.d. Verfügbarkeits-Analyse) 17

18 Vorläufig! Dynamisches Beispiel: Indium

19 Screening des Umfeldes Bibliometrie Vorgehensweise 1) Thematische Analyse der bewilligten Forschungsvorhaben Identifizierung von Schlagworten und Erarbeitung von Suchstrings auf Verbundebene Einteilung anhand folgender Kategorien: zu gewinnender Wertstoff eingesetzte Technologie bzw. angestrebter Prozess Herkunftsbranche des Wertstoffs 2) Auswertung und Interpretation der Bibliometrie auf Verbundebene Publikationsentwicklung dynamische Publikationsentwicklung nach Ländern Themenfeldanalyse

20 Screening des Umfeldes Bibliometrie Publikationsentwicklung Ländervergleich der wissenschaftlichen Publikationen

21 Zukünftige Herausforderungen

22 Herausforderungen: Vorläufige Erkenntnisse Breite Rückmeldung (24 von 27 Verbünde haben bisher teilgenommen) Sehr viele konkrete offene Fragestellungen (21 Verbünde) für weitere F&E- Arbeiten sowie für die Übertragung auf andere Systeme/Länder (22 Verbünde) Forschungsergebnisse zumindest teilweise industriell umsetzbar (23 Verbünde) Diverse Hemmnisse o Technisch: weiterer F&E-Bedarf, ausstehende Praxistests o Wirtschaftlich: niedrige Rohstoffpreise o Versorgung: gesicherte Verfügbarkeit des Ausgangsstoffes o Sozial: Akzeptanz o Organisatorisch: Genehmigungsprozesse

23 Zusammenfassung Vielseitige Betrachtung der Verbünde, mit qualitativen und quantitativen Aspekten o Technologischer Erfolg und bestehende Hemmnisse charakterisiert o Ökobilanzierung: Die summarische, aggregierte Bilanz der r 3 -Verbünde ist positiv, der ökol. Beitrag ist in absoluten Zahlen jedoch gering o Verschiedene projektspezifische Beiträge zur Nachhaltigkeit o Gesamtwirtschaftlich gesehen haben alle Projekte in der Summe einen leicht positiven Effekt o Positiver Effekt auf die Versorgungssicherheit Deutschlands o Bedeutung für die einzelne Rohstoffe aber stark unterschiedlich und meistens insgesamt gering

24 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! HZDR/ Büro Quer