WERTVOLLE ERDE DER SCHATZ IM UNTERGRUND. Wie wird aus Gestein ein Telefon?

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1 WERTVOLLE ERDE DER SCHATZ IM UNTERGRUND Wie wird aus Gestein ein Telefon?

2 Die Wanderausstellung»WERTVOLLE ERDE - Der Schatz im Untergrund«ist ein Beitrag des Forschungs- und Entwicklungsprammes GEOTECHNOLOGIEN, welches vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) finanziert wird. Die Forschungsvorhaben dieses Programmes sollen einen Beitrag leisten, um nachhaltige Konzepte zur Nutzung der Erde und zum Schutz der auf ihr lebenden Menschen zu entwickeln. Die umweltverträgliche Gewinnung, die sparsame Nutzung sowie die Wiederverwertung von geologischen Rohstoffen ist deshalb ein wichtiges Thema, welches verständlich und anschaulich in der Ausstellung aufbereitet worden ist.

3 WERTVOLLE ERDE DER SCHATZ IM UNTERGRUND Unser Planet ist reich an Bodenschätzen, doch müssen diese auch verantwortungsvoll und nachhaltig genutzt werden. Aufgezeigt werden Verbrauch, Bedarf und Nutzung, aber auch Einsparmöglichkeiten und die Wiederverwertung von geologischen Rohstoffen.

4 DER SCHATZ IM UNTERGRUND Ohne die Nutzung geologischer Rohstoffe wäre unser heutiger Lebensstandard nicht denkbar. Wir wohnen in Häusern, fahren mit dem Auto, schneiden mit einem Messer und schreiben mit dem Bleistift. Das sind nur wenige Beispiele von Gebrauchsgegenständen unseres Alltags, die nur durch die Nutzung bzw. Verarbeitung von Rohstoffen möglich sind. Bodenschätze, zu denen Erdöl und Erdgas, Kohle, Steine und Erden, aber auch Metalle wie Kupfer, Eisen und Gold zählen, müssen inzwischen sehr aufwendig und oftmals aus großen Tiefen gefördert werden. Alle diese Rohstoffe sind über viele Millionen Jahre hinweg entstanden und wachsen nicht nach. Es ist also wichtig, über Einsparmöglichkeiten und Wiederverwertung von Rohstoffen nachzudenken. Energiesparen und Recycling sind so gesehen zwei sehr einfache und effektive Möglichkeiten, bei denen wir alle mitmachen können. Also mach mit! Hilf, die Umwelt zu schützen und die Ressourcen unseres Planeten zu schonen!

5 GANZ SCHÖN HUNGRIG Wie hoch ist unser Rohstoffverbrauch? In Deutschland verbraucht jeder Einwohner im Laufe von 80 Jahren über Tonnen verschiedener Rohstoffe Baumaterialien wie Steine, Sand, Zement und Ton werden zum Bauen von Häusern, Straßen und Brücken benötigt. Verbrauch: 330 t Energieerzeugung Verbrauch: 340 t (Kohle und Erdöl) m 3 (Erdgas) Für den Bau von Häusern, Straßen und Brücken werden beispielsweise Steine und Erden benötigt. Für die Erzeugung von Strom und Wärme nutzen wir fossile Brennstoffe wie Erdöl und Erdgas oder auch Kohle. Öl und Gas erhalten wir vor allem aus Russland und Norwegen. Kohle, wird zwar auch in Deutschland gefördert, dennoch importieren wir zusätzlich große Mengen an Steinkohle, besonders aus Australien, den USA und Kanada.

6 GANZ SCHÖN HUNGRIG Wie hoch ist unser Rohstoffverbrauch? Hinzu kommen Metalle für Stahlkonstruktionen, Fahrzeuge, Maschinen und Elektrotechnik Stahl, Kupfer, Aluminium, Blei, Zink Verbrauch: 46,1 t Datenquelle: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, BGR (2008) Zur Erzeugung von Stahl, zum Beispiel für den Fahrzeug- und Maschinenbau, werden Eisenerze nach Deutschland importiert. Schweden zählt hierfür zu den wichtigsten Förderländern in Europa - aber auch in Russland, Brasilien, Australien und Indien werden große Mengen an Eisenerz gefördert. In der Elektroindustrie wird neben anderen Metallen eine große Menge Kupfer verarbeitet, der überwiegend aus Chile importiert wird. Allerdings wird in Deutschland inzwischen ein großer Teil des benötigten Kupfers bereits durch Recycling von Elektroschrott rückgewonnen.

7 ZIEMLICH SPORTLICH Wie viel Energie verbraucht die Produktion und der Betrieb eines Mobiltelefons? 1. Für die Rohstoffgewinnung, Produktion und den Transport verbraucht ein Mobiltelefon ca. 50 kwh Energie. 2. Der Abbau, der Transport und die Aufbereitung von Rohstoffen verbrauchen Energie. Hinzu kommt der Energieaufwand, der benötigt wird, um ein Produkt zu erzeugen und dorthin zu transportieren wo es eingesetzt bzw. verkauft werden soll. So importieren wir Rohstoffe beispielsweise aus Südamerika, Asien oder Afrika, um in Europa ein Gerät zu produzieren und exportieren dieses dann wieder weltweit. Im Laufe von 2,5 Jahren benötigt ein Mobiltelefon durchschnittlich 45 kwh Energie.

8 ZIEMLICH SPORTLICH Wie viel Energie verbraucht die Produktion und der Betrieb eines Mobiltelefons? 3. Durch Radfahren lässt sich über einen elektrischen Generator Strom erzeugen. In einer Stunde sind das ca. 50 W (= 0,050 kwh). Für die Produktion und den Gebrauch eines Mobiltelefons sind also ca Stunden Radfahren nötig. Datenquelle: Yu, J., Williams, E. and Ju, M. (2010): Analysis of material and energy consumption of mobile phones in China. Energy Policy Vol 38, Der Bau eines einzigen Mobiltelefons benötigt bereits so viel Energie wie eine Stromsparlampe in rund Stunden. Müssten wir diese Energie mit dem Fahrrad erzeugen, so wären wir über Stunden unterwegs. Rechnet man alle Gespräche zusammen, so gebrauchen wir das Telefon aber nur für durchschnittlich rund 100 Stunden bis wir ein neues, moderneres Gerät anschaffen. Würden wir noch funktionsfähige Mobiltelefone - und im Übrigen auch alle anderen elektronischen Geräte - länger nutzen, so könnten wir große Mengen an Energie und Rohstoffen einsparen. [Daten Gesprächsdauer: BITKOM, Daten Energieverbrauch siehe Grafik]

9 SICH WARM REDEN Schadet telefonieren dem Klima? Viele Wissenschaftler machen den Treibhauseffekt für die Klimaerwärmung verantwortlich, der durch den enormen Ausstoß von Kohlendioxid (CO2) in die Atmosphäre begünstigt wird. Telefoniert man pro Tage etwa eine Stunde, entspricht der Energieverbrauch pro Jahr etwa 1200 Kilogramm Kohlenstoffdioxid. Datenquelle: Mike Berners-Lee (2010): How Bad Are Bananas?: The carbon footprint of everything, Profile Books. Um die Energie, die wir jeden Tag verbrauchen, zu erzeugen, werden vor allem Kohle, Erdgas und Erdöl verbrannt. Dabei entsteht das Gas Kohlenstoffdioxid (CO 2 ). Auch die Industrie, der Verkehr und die Haushalte setzen CO 2 frei. Viele Wissenschaftler machen dieses Gas für den weltweiten Anstieg der Temperatur durch den so genannten Treibhauseffekt verantwortlich. Deshalb rechnen Klimaforscher den Energieverbrauch, der zur Produktion und für den Gebrauch eines Produktes benötigt wird, in eine fiktive Menge CO 2 um und können so Aussagen zur CO 2 Bilanz eines Gerätes machen. Auch das Surfen und Chatten im Internet, das Fernsehgucken, Musikhören... verbraucht Strom.

10 SCHATZ AM OHR Wie wertvoll ist Elektroschrott? Schon eine Tonne Handyschrott (etwa Stück) hat einen Materialwert von mehr als Elektroschrott ist sehr wertvoll! In Deutschland fallen jährlich 1,1 Mio. Tonnen Elektroschrott an. Datenquelle: Bundesumweltamt; Remondis AG In Deutschland, so schätzen Experten, lagern etwa 85 Millionen unbenutzter Mobiltelefone in Schubladen und Schränken. Leider ist ein einzelnes Telefon fast wertlos, aber eine Tonne dieser Altgeräte hat zusammengerechnet einen Wert von ungefähr Deshalb gehören ausgediente Elektrogeräte in Sammeltonnen und nicht in Schubladen oder in den Hausmüll. GOLD 0,3 kg = SILBER 5,0 kg = PALLADIUM 0,1 kg = KUPFER 150,0 kg = 965 [Daten: BITKOM - Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.v., 2012]

11 KLEINE MENGE - GROßE WIRKUNG Wie aufwändig werden geologische Rohstoffe gewonnen? Um den Bedarf an Rohstoffen zum Beispiel an Kupfer zu decken, müssen gewaltige Mengen Gestein abgebaut und aufbereitet werden. Zur Herstellung eines Mobiltelefons (83 g) müssen ungefähr 75 kg geologische Rohstoffe abgebaut werden (Gestein, Erz und Rohöl). Gold wird beispielsweise eise abgebaut, wenn das Gestein 1g Gold pro Tonne enthält. Ob ein Rohstoffvorkommen tatsächlich abbauwürdig ist, es sich also lohnt, das Erz zu fördern, hängt dabei vom Gehalt eines Rohstoffes im Gestein ab, dem Volumen des Vorkommens und dem Weltmarktpreis. Der Goldpreis zum Beispiel befindet sich im Moment auf einem sehr hohen Niveau. So lohnt sich der Abbau einer Lagerstätte bereits, wenn nur etwa ein Gramm Gold in einer Tonne Gestein enthalten ist.

12 SAMMLER UND JÄGER Wie kann dem Rohstoffverbrauch begegnet werden? Die Rohstoffreserven sind endlich und die Rohstoffgewinnung aufwendig, deshalb müssen Wertstoffe gesammelt und wiederverwendet oder recycelt werden. Datenquelle: Mike Berners-Lee (2010): How Bad Are Bananas?: The carbon footprint of everything, Profile Books. Im Vergleich zu natürlichen Erzvorkommen enthält Elektroschrott große Mengen an verschiedenen Wertstoffen. So kann aus etwa 40 alten Mobiltelefonen genauso viel Gold gewonnen werden, wie aus einer Tonne Gestein. Hinzu kommen noch Kupfer, Silber, Aluminium und andere Metalle sowie Kunststoffe, die aus Altgeräten zurückgewonnen werden können. Deshalb sollten Altgeräte in Wertstofftonnen gesammelt und so dem Recyclingkreislauf wieder zugefügt werden. Vielleicht muss auch nicht alle zwei Jahre ein neues Telefon angeschafft werden. Die Lebenszeitverlängerung von Elektronikgeräten schont die Umwelt ebenfalls!

13 HACKEN, MAHLEN, TRENNEN Wie funktioniert der Recyclingprozess? SAMMELN Elektrogeräte und Bauteile werden gesammelt und dann zunächst grob nach Komponenten (Kunststoff, Glas, Metall) getrennt. Beim Recycling werden zunächst Glas, Kunststoffgehäuse, Akkus und Platinen soweit möglich voneinander getrennt. In einem weiteren Arbeitsschritt werden die Komponenten geschreddert und danach metallische Bestandteile mit Hilfe starker Magnete aussortiert. HACKEN UND MAHLEN Bauteile aus mehreren Komponenten (z. B. Leiterplatten und Platinen) werden in einem Schredder zerkleinert und nach nochmaliger Trennung fein aufgemahlen. Der weitere Rückgewinnungsprozess für Metalle aus Elektrogeräten, den sogenannten sekundären Rohstoffen, erfolgt dann in ähnlicher Weise wie die Aufbereitung der primären Rohstoffe, also der Erze.

14 HACKEN, MAHLEN, TRENNEN Wie funktioniert der Recyclingprozess? TRENNEN Bruchstücke oder Metallmehl können entweder physikalisch (Magnet, Gewicht) oder chemisch (Lösung) voneinander getrennt und wieder gewonnen werden. Platinen werden in einem Ofen unter Zugabe von Sauerstoff aufgeschmolzen. Blei und Zink reagieren beispielsweise im flüssigen Zustand relativ schnell mit dem Sauerstoff und können so abgetrennt zu Barren ausgehärtet werden. Die restliche Schmelze wird ebenfalls in Formen gegossen. Die darin enthaltenen Metalle können nacheinander durch weitere chemische, thermische und elektrolytische Verfahren voneinander getrennt werden. So lassen sich Kupfer, Silber, Platin, Nickel und auch Gold rückgewinnen. Da sie ihre ursprünglichen Eigenschaften nicht verloren haben, können sie wie der Primärrohstoff wieder verwendet werden.

15 GOLDREGEN Welche Vorteile hat die Schrottverwertung in Deutschland? Datenquelle: Bundesumweltamt; Remondis AG Fachgerechte, umweltschonende Aufbereitungung» Rückgewinnung von Rohstoffen ist wertvoll auch wirtschaftlich» Dank rückgewonnener Rohstoffe brauchen sie nicht importiert werden Rohstoffabhängigkeit wird reduziert» Vor allem Sammeln macht Spaß! Unser Umgang mit den natürlichen Rohstoffvorkommen muss nachhaltig erfolgen. Nachhaltigkeit steht dabei für einen verantwortungsbewussten Umgang mit der Natur. Durch längere Benutzung von Elektrogeräten und durch das Recycling von Altgeräten kann jeder einen großen Beitrag hierzu leisten.

16 QUIZ Welcher Rohstoff f befindet sich in welchem Gegenstand? enstand? A B C In welchem Bauteil findet sich das meiste Gold, das im Mobiltelefon eingesetzt wird? (eine richtige Antworten) Wie viel Kohle und Erdöl verbraucht ein Bürger Deutschlands im Durchschnitt in 80 Jahren? a) Display b) Batterie c) Platinen, Leiter und Anschlüsse d) Tastenfeld a) Kilogramm b) Kilogramm c) Kilogramm Gold ist korrosionsbeständig, reagiert also nicht mit anderen Elementen. Daher wird in Mobiltelefonen auch Gold verbaut. Für den direkten Eigenbedarf, aber auch für Dienstleistungen und Industrie werden gewaltige Mengen Energie benötigt. Ein Großteil der Energie wird dabei durch die Verbrennung von Kohle und Öl gewonnen. Warum ist das Recycling von alten Elektrogeräten wichtig? GOLD ÖL EISEN (mehrere richtige Antworten) a) Weil die Rohstoffe, aus denen die alten Geräte gebaut wurden, wieder für neue Geräte genutzt werden können. b) Weil einige Bauteile alter Elektrogeräte giftig und besonders schädlich für die Umwelt sind. c) Weil durch das Recycling natürliche Ressourcen und die Umwelt geschont werden. Antworten: c); c); a) b) c) Antworten: A Öl Kunststoff B Eisen Stahlrahmen C Gold Platine

17 WÖRTERRÄTSEL Finde mindestens 10 Rohstoffe! E P A L L A D I U M R O H Ö L E K L A E D A K U P F E R W I G O O M M R D Ö E S A R H A S U N O M E S I L B E R D P G N T S E V Ö A G O L D U D G H I N D A S S Ö R E C Y C L I N G A L U M I N I U M B Antwort: Erdgas, Silber, Kohle, Kupfer, Uran, Eisen, Gold, Aluminium, Palladium, Rohöl, Recycling

18 Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIEN Illustration: Peter Menne Gestaltung: Corinna Kallich 2. Auflage 2014 Druck: Druckerei Arnold, Großbeeren

19 Koordinierungsbüro GEOTECHNOLOGIEN Telegrafenberg Potsdam Rohstoffe wie Öl, Gas, Steine oder Erze, also metallhaltiges Gestein sind für die Energieversorgung, den Bau von Gebäuden, Straßen sowie zur Herstellung von Maschinen und Fahrzeugen unerläßlich. Doch wie viele Rohstoffe verbrauchen wir im Laufe unseres Lebens und wie können wir verantwortungsvoll mit diesen Bodenschätzen umgehen? Lustige Illustrationen und kurze Informationen geben Denkanstöße zu diesen und anderen Fragen. ISBN Das Forschungs- und Entwicklungsprogramm GEOTECHNOLOGIEN wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.