RÜCKGEWINNUNG WIRTSCHAFTS- STRATEGISCHER ROHSTOFFE

Transkript

1 RÜCKGEWINNUNG WIRTSCHAFTS- STRATEGISCHER ROHSTOFFE Recycling neuer Technologien IFAT, Neue Messe München 08. Mai 2014 In Kooperation mit Dr.-Ing. Matthias Franke Folie 1

2 Inhalt Hintergrund - Rohstoffknappheit Umweltrelevanz Primärgewinnung Sekundäre Quellen und Recyclingansätze Fazit und Ausblick Folie 2

3 HINTERGRUND Folie 3

4 Hintergrund Rohstoffknappheit Technischer Fortschritt Geologische Verfügbarkeit Lebensstandard Bevölkerungswachstum Wirtschaftswachstum Marktmechanismen Folie 4

5 Folie 5 Elementbedarf Li Be Sr Ba Sc Y Zr Hf Ta Os B Ga Ge As Se Te In Ti Bi La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Cr Fe Mn Ir W Ti Co Cd Ni Ru Mg Mo Cu Zn Nb Rh Pd Ag Re Pt Au Pb Hg Sb Klassische Industrie High-Tech Industrie Technische Entwicklung Hintergrund Rohstoffknappheit Elementverwendung

6 Hintergrund Rohstoffknappheit Elementverwendung High-Tech Industrie Hf Klassische Industrie Cu Fe Ag Au Zn Cr Mn Co Pb Rh Nb Ti Pd Ni Cd Mg W Re Pt Ru Ir Tb Ho Mo Ce Dy Er Hg Ta Sc B As Nd Be Zr Tm Lu La Os Bi Ti Te In Sb Li Sr Gd Se Pr Sm Yb Y Ba Ga Ge Eu Technische Entwicklung > 50 % % 10-25% 1-10 % < 1 % Quelle: UNEP 2011,, Hagelüken 2011 Folie 6

7 Hintergrund Rohstoffknappheit Entwicklung Zukunftsbedarf Silber Palladium Zinn Titan Kobalt Kupfer Tantal Neodym Indium Germanium Gallium 0,01 0, Quelle: Angerer et al Folie 7

8 Rohstoffknappheit Ursachen Koppelproduktion Mn Zn Li Cu Fe Br Ge Al Ti Fe Ti Cr Ni B Mn SE Cr CuAs Al W Y Mn Mg V Sc Zr Pb Sn V Ga Cl Cs Ca/ Si SE Si Mg Ni As Li Rb Ti Co Fe Y Al Pb Zn Al Sn Ca Cu Mg Fe Zr SE Fe Mg Ta Ta Cr V Nb V Al Mn Nb Zr PGE Ta Mg Ca/Si Cr Primärgewinnung Hauptmetall Ti Ta Sn Mg Zn Sn Zn W Ga Ag Ta Eigene Infrastruktur As Cu Mn Ge Au Bi Pb Ni Sb Ag In Fe In Pb Nb Limitierte Infrastruktur Cd Ag Cu Cu Cu Ta Pb Zn Au Ir Pt Co Ag Te Ru Se Mg Hg AsBi Mo Fe keine Infrastruktur Au Co Rh Sb Pd Cr Sb Os Ru Pt Te Os Ti Rh Hg As Ir Co Bi As Se Ca/Si Ca/Si Fe Sb Ca/Si Hg Sulfidische Erze Oxidische Erze Sulfidische u. oxidische Erze Quelle: Reuter et al. 2005, modifiziert nach Melcher & Wilken 2013 Folie 8

9 UMWELTRELEVANZ PRIMÄRGEWINNUNG Folie 9

10 Umweltrelevanz Primärgewinnung Wasser-, Energie- und Ressourcenverbrauch Wasserverbrauch [m³/mg] Energieverbrauch [GJ/Mg] 0, Ressourcenverbrauch [Mg/Mg] Titan Molybdän Antimon Wolfram Platin Kobalt Quellen: ecoinvent 2009; UBA & Öko-Institut 2013, Giegrich et al Palladium Tantal Neodym* Cer* Lanthan* Praseodym* Ruthenium Folie 10

11 Umweltrelevanz Primärgewinnung Human- und Ökotoxizität Titan Molybdän Antimon Wolfram Platin Kobalt Palladium Tantal Neodym-Oxid Cer-Oxid Lanthan-Oxid Praseodym-Oxid Rhodium kt 1,4-DCB-Äquivalente / Mg Rohstoff Ökotoxizität Humantoxizität Quellen: ecoinvent 2009; Guinée 2002 Folie 11

12 SEKUNDÄRE QUELLEN UND RECYCLINGANSÄTZE Folie 12

13 Sekundäre Quellen und Recyclingansätze Beispiel: Müllverbrennungsrückstände ,1 0,01 0,001 0,0001 0, , , Rost- und Kesselaschen ca. 5,5 Mio. Mg (AVV-Nr und ) Aluminium Eisen Titan Zink Kupfer Mangan Blei Chrom Nickel Zinn Barium Antimon Lithium Vanadium Cer Kobalt Yttrium Lanthan Neodym Molybdän Skandium Silber Cadmium Praseodym Samarium Gadolinium Europium Dysprosium Beryllium Thallyium [Mg] Mg/Mg Mg gesamt Quellen: Statistisches Bundesamt 2013; Abanda-Datenbank NRW Folie 13

14 Sekundäre Quellen und Recyclingansätze Technologieansatz: Pyrometallurgie Eingang Eisenbadreaktor Ausgang Heißluft Filter Gereinigtes Abgas Prozessstaub (internes Recycling) Schlacke Schlacke (Baustoff, P-Dünger) O 2 Roheisen Angereichertes Eisenbad Fe, Ni, (Cr, Mn, V, Cu, Ag, Au) (Stahlwerk, Gießerei) Kohle, O 2, CH 4 Rückstände, Korrekturstoffe Folie 14

15 Sekundäre Quellen und Recyclingansätze Technologieansatz: Pyrometallurgie untersuchte Einsatzstoffe Abfälle der Eisen- und Stahlgewinnung Gichtgasschlamm Gichtgasstaub Konverterstaub Walzenzunder O 2 Sonstige Abfälle Kommunaler Klärschlamm Tiermehl Schredderleichtfraktion Leiterplattenschrott Altbatterien Rotschlamm Abfälle aus Verbrennungsprozessen Schlacken / Flugaschen MVA Kesselasche / Flugasche Steinkohlefeuerung Kesselasche / Flugasche Braunkohlefeuerung Flugasche aus der Schwerölfeuerung Schwerölrückstand, Ni-/V-haltig Abfälle der Metallverarbeitung Gießereialtsand Schleifschlamm Galvanikschlamm Folie 15

16 Sekundäre Quellen und Recyclingansätze Technologieansatz: Pyrometallurgie Chromrückgewinnung aus metallurgischen Schlacken 10 Start Ende Cr 2 O 3 -Gehalt [%] 1 0,1 0,01 5,6 % Start Fe Cr Mn sonstige Zusammensetzung Metallbad 0,1 % 0,03 % Reduktion mit Kohle Reduktion mit Si Folie 16

17 Sekundäre Quellen und Recyclingansätze Elektronikschrott LED Gallium Yttrium, Cer Europium Autos / Elektroautos Neodym Praseodym Dysprosium Lithium Cobalt Yttrium Zirkonium Lanthan Cer Smartphones Indium Tantal Kobalt Silber Gold Blei Kupfer Notebooks Kobalt Neodym Tantal Silber Gold Praseodym Dysprodium Indium Yttrium Gallium Flachbildschirme Yttrium Europium Praseodym Cer Terbium Gadolinium Indium Gallium Silber Gold Palladium Folie 17

18 Sekundäre Rohstoffquellen Rückgewinnungsraten Beispiel Notebooks Erfassung Inverkehrbringung Vorbehandlung Rückgewinnung [Mg] ,1 0,01 0,001 0,0001 0, , Basis: Summe der 2010 in D in Verkehr gebrachten Notebooks Kobalt Neodyym Tantal Silber Praseodym Gold Dysprosium Indium Palladium Platin Yttrium Gallium Gadolinium Cer Europium Lanthan Terbium Quelle: LANUV 2012 Folie 18

19 Hintergrund Rohstoffknappheit Technologieansatz: Pyro-/ Hydro-/ Biometallurgie Mechanische Aufbereitung Pyrometallurgie Mechanische Aufbereitung Biometallurgie / Hydrometallurgie Elektronikschrott Ga Oil Gas Ge Nd Ta Char Vorbehandlung Pyrolyse & BHKW Separation Biosorption/ Elektrolyse Rückgewinnung Folie 19

20 Fazit und Ausblick Folie 20

21 Fazit und Ausblick Rohstoffknappheit Begrenzte Verfügbarkeit bei steigender Nachfrage Dissipative Verwendung Verluste auf allen Wertschöpfungsstufen Umweltrelevanz Primärprozesse i.d.r. umweltintensiv Koppelproduktion insbesondere kritischer Rohstoffe Optimierung der Primärprozesse möglich Recyclingansätze Schaffung geeigneter Erfassungsstrukturen Förderung des stofflichen Recyclings Nutzung innovativer Verfahrenskombinationen Folie 21

22 RÜCKGEWINNUNG WIRTSCHAFTSSTRATEGISCHER ROHSTOFFE Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Kontakt: Fraunhofer UMSICHT An der Maxhütte Sulzbach-Rosenberg info-suro@umsicht.fraunhofer.de Internet: Folie 22 Dr.-Ing. Matthias Franke Telefon: matthias.franke@umsicht.fraunhofer.de