Zukunftsfähiger Umgang

Transkript

1 Zukunftsfähiger Umgang mit Ressourcen

2 Die Produkt- und Technologievielfalt in unserem Alltag

3 Metalle Biogene Werkstoffe Zerlegung von Permanentmagneten Bildquelle oben: esearch-and-management/die-rohstoff- Detektive/_jcr_content/par1/image_0.adapt.596.high.jpg/ jpg Funktionsmaterialien Bildquelle oben: y_3/bosch_4519_cover_mappe_982x350_2_w982.jpg Bildquelle unten: Mineralien Bildquelle unten: smthumbnaildata/lightboxdetail/1/3/8/3/4/5/auto.jpg Polymere Nassabbau von Niederterrassenkies in Bayern Bayer Material Science (BMS) sieht gute Perspektiven für eine steigende Verwendung von Kunststoffen bei künftigen Mobilitätstechnologien. Besonders attraktiv ist Polycarbonat.

4 Geosphäre Biosphäre Technosphäre Quelle: Collage Lehrstuhl für Ressourcenstrategie

5 Bedeutung von Kritikalität Ökotoxologie Dissipationsfähigkeit Stoffkreislauffähigkeit Kontrollierbarkeit Bioaktivität Ressourcenverfügbarkeit Gesellschaftliche Akzeptanz Reintegrierbarkeit Effiziente Produktion Zukunftsfähigkeit CSR Geosphäre Biosphäre Technosphäre

6 Der geschenkte Planet

7 Planetensystem der Sonne Wahrscheinliche Kometenreservoire im Sonnensystem (Schema): Oortsche Wolke weit ausßerhalb der Plutobahn, Kulper-Gürtel jenseits der Neptunbahn Quelle:

8 Aggregatzustände des Wassers im Sonnensystem Quelle: GSF 1994

9 Globale Wasservorkommen Quelle: UNEP 2002

10 Quelle: N.C. Thank, Ast K. Biwas (Hrsg.): Environmentally Spund Water Management, Calcutta 1990

11 Landwirtschaft Ernährung. Das Feld bestellen Quelle: stundenbuch-des-herzogs-von-berry)-szene-monatsbild-maerz html

12 Industrielle Landwirtschaft Die Energiebilanz der Landwirtschaft 100 Energie Aufgewendete Energie 50 Im Getreide gesammelte Energie Quelle:

13 Durchschnittliche Lebensdauer von Nutztieren und mögliche Lebenserwartung von Wildtieren

14 Industrielle Fleischproduktion Quelle: GEO Nr. 10/2009

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19 Quelle:

20 Quelle: ORBIT / NASA astronauts photograph the earth

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23 Aralsee Chronologie der Verlandung Quelle: ORBIT / NASA astronauts photograph the earth

24 Die Zukunft der Baumwolle am Aralsee?

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27 Woher kommt unsere Kleidung?

28 Quelle: Süddeutsche Zeitung: polpix.sueddeutsche.com/polopoly_fs/ !/httpimage/image.jpg_gen/derivatives/640x360/image.jpg

29 und wie viel Wasser braucht es für die Produktion? Der weltweite Wasserverbrauch beträgt jährlich Kubikkilometer = Liter 115-fache Menge des Bodensees Quelle: Meissner, 2004

30 Der Atatürk-Staudamm in der Türkei Quelle landwirtschaftlichen Reichtums und zwischenstaatlicher Konflikte Quelle: Die Weltwoche,

31 Quelle:

32 Die Herstellung aller Produkte benötigt Wasser 5300 Liter 124 Liter Quelle: Hoekstra 2008

33 Phosphorkreislauf Source: Petra Hutner / on the base of datas from Cordell 2008, Smit et al. 2009

34 Phosphatgewinnung Quelle:

35 Phosphatmine Sidi Chennane, Provinz Khouribga / Marokko Bildquelle: Oliver Gantner / Lehrstuhl für Ressourcenstrategie

36 Industrie 10% Düngemittel 90% nzz.ch

37 Phosphor Baustein für Knochen und Zähne Mensch Schwein Huhn

38 Der Turm zu Babylon von Pieter Bruegel, 1563, Kunsthistorisches Museum Wien

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42 Karte der Kohlendioxid-Emissionen - Fast alles erleuchtet Quelle: Kohlendioxid-Ausstoß im Detail: Forscher zeigen Städte, Straßen und Schifffahrtsrouten, die für die Emission des klimaschädlichen Treibhausgases besonders verantwortlich sind.

43 Building Small Nanotechnology makes inroads in the construction industry: Left: Temple of Nanoscience, Rome s Dio Padre Misericordioso Church, also known as the Jubilee Church, retains ist bright white colour because of Nanostructured titanium dioxide. Right: Crystallizing Concrete: This colorized scanning Electron micrograph shows concrete (brown) crystallizing around X-Seed crystals (blue) 500 nm to 30 µm across Quelle: Chemical & Engineering News / Juni 2011 / S. 17 und 19

44 Titanium Deposits and Titanium Producing Countries 2010 Datengrundlage: GERMANY TRADE & INVEST 2011; KENMARE RESOURCES PLC 2012; TITANIA A/S 2012; UNITED STATES GEOLOGICAL SURVEY 2011, 2012a und 2012b; Kartengrundlage: UNIVERSITÄT AUGSBURG Quelle: Otto Buchmiller

45 In Ketchup sind längst Nanopartikel enthalten - ohne gekennzeichnet zu sein. Aus dem Labor auf den Teller Titanoxid soll das Schmelzen in der Hand verhindern Dank Nanokapsel mehr Kalzium in der Milch

46 Dissipation von nanoskaligen Zinkoxid- und Titanoxidpartikeln Quelle: BASF

47 Quelle:

48 Nanopartikel wie diese werden bereits als Aufheller in Arzneimitteln und Zahnpasta genutzt. Quelle:

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50 Quelle: Journal Nanoparticle Research / 2014 / p. 8

51 Quelle: Journal Nanoparticle Research / 2014 / p. 13

52 Quelle: Reller / Zepf

53 Kondratjew-Zyklen Innovationsgrad 1. Zyklus Wasserkraft Dampfmaschine Textilmaschinen moderne Eisenwerke 2. Zyklus mit Kohle betriebene Dampfschiffe Eisenbahn Stahlwerke Werkzeugmaschinen Fabriksysteme 3. Zyklus Elektrizität Elektrotechnik chemische Industrie Öl und Kunststoffe Verbrennungsmotor Automobilindustrie Kommunikationstech. 4. Zyklus 5. Zyklus Meadows et al Petrochemie Automobil Elektronik Fernsehen Computer Luftfahrtindustrie Kernenergie Raumfahrt 6. Zyklus??? Nachhaltigkeit erneuerbare Energien Kreislaufwirtschaft Grüne Gentechnik Bionik Nanotechnologie Informationstechnologie Softwareentwicklung digitale Netzwerke Mikroelektronik Biotechnologie Materialforschung Robotik Basisinnovationen Quelle: Hargroves 2008 & Knox et al. 2008

54 Thomas Newcomen ( )

55 Dale Creek Bridge, Union Pacific Railway, um 1870 Quelle: Brücken, die die Welt verbinden / Prestel Verlag / S. 8

56 Erhöhte Material- und Funktions-Diversität durch technologische Entwicklungen Die Anzahl der intensiv genutzten Elemente hat sich unter dem Einfluss der technologischen Entwicklung der letzten hundert Jahre massiv erhöht. Quelle: Achzet / Reller, 2011

57 Dissipation strategischer Ressourcen

58 Illustrationen aus: Die Welt von Morgen, Birkel-Sammelalbum, 1959

59 Verkehr der Zukunft?

60 Weltweite Zunahme des Individualverkehrs Quelle:

61 Einsatz von Platingruppenmetallen in der Katalysatortechnik Katalysator mit Palladiumbeschichteten Keramikwaben Katalysator mit Palladiumbeschichtetem Aluminiumoxid Quelle: hvv-mobility.com / Hartwig et al. 2001

62 Global Mining, Utilisation and Dissipation of Pt 12 t Sudbury District, Canada 6,5 % 31 t Ural, Russia 16,6 % 5 t Choco District, Columbia 2,7 % 138 t Bushveld, South Afrika 74,2 % Independent State Area of Sovereignty Island / Island Group Capital 31 t Main Application Areas of Platin Name and Location of Mining Proportion of the World Market Output in 2002 Scale: 1 : Basic Map: Design and Kartography: A. Reller, S. Meißner

63 Zytostatikpräparate Quelle: WARNKE 2006, S. 112

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65 Nickel- und Platinabbau Norilsk (Russland)

66 Abbau und Dissipation von Platingruppenmetallen

67 Characterization of Selected CeO2 Nanoparticles CeO 2 is widely used in catalysts, fuel additives, polishing agents Synthesis of models for automobile catalyst degradation nanoparticles 50 nm CeO 2 #A 50 nm CeO 2 #B Size (nm) - DLS Zeta potential (mv) Primary particle Cell Medium Cell Medium Particle H size TEM 2 O (10% FCS) (10% FCS) CeO 2 #A CeO 2 #B Synthesis of nanoparticles and TEM measurements by Dr. R. Herrmann *FCS - fetal calf serum Quelle: Adriano A. Torrano, Christoph Bräuchle / LMU München

68 Cellular Uptake of CeO2-Pt Nanoparticles by HMEC-1 CeO 2 -Pt CeO 2 -Pt 50 nm CeO 2 #A Cellular response changes dramatically when Pt nanoparticles (1-3 nm) are added on CeO 2 #A Interaction with mitochondria? Quelle: Adriano A. Torrano, Christoph Bräuchle / LMU München

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71 Landscapes of Extraction - Kupferabbau in Chuquicamata (Chile)

72 Spezifische Umweltbelastungen bei der Primärproduktion ausgewählter Metalle Quelle: Ecoinvent Centre 2009

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74 Rohstoffgewinnung Bergbau Exploration: Goldmine Sebastiao Salgado

75 Erdöl für unsere Mobilität Platin für Autokatalysatoren Gold für Schmuck und Uhren Kupfer für Elektrogeräte Coltan für Handys

76 Goldminenarbeiter in Ghana Quelle: National Geographic / 2009

77 Quelle: Fastenopfer / Brot für Alle

78 die Beleu htu g a ht heute a. 8 % a gesa te E ergiever rau h i Deuts hla d aus

79 Source: Bianca Pohl Leuchtstoffe für LED-Applikationen / 2009

80 Straßenbeleuchtung Natriumdampflampe LED Retrofit Quelle: Oscar Klier / 2016

81 Heimbeleuchtung (LED Filament) 60 Watt Äquivalent Modularer Aufbau mit 6 Filamenten Quelle: Oscar Klier / 2016

82 Songdo City in Südkorea eine Stadt wie eine Platine Songdo City die modernste Stadt der Welt, in der digitale Vernetzung und riesige Datenströme alles regeln Quelle: SonntagsZeitung / / S. 59

83 Funkzwerg: 1989 verkaufte AEG noch Mobiltelefone, das Teleport C war damals eine Sensation. Es wog nur 585 Gramm und war somit seinerzeit eines der leichtesten Funktelefone fürs analoge C-Netz. Motoraola International 1000: das erste GSM-Mobiltelefon des US-Herstellers war in Deutschland für mehr als Mark erhältlich. Es wog mehr als zwei Kilo, galt aber de o h als porta el man konnte ja den Koffer aus dem Auto tragen.

84 Quelle: Wikipedia Commons

85 Derzeit kleinster Sensor-Chip Quelle: Fraunhofer IZM Quelle: Roland (2015): Im Plastik gefangen. In: Die Zeit, (26), S

86 Materialvielfalt in der Halbleiterindustrie Quelle: nach Theis, 2007

87 Ressourcenstrategie Material % Weight Material % Weight Silizium 24,8803 Plastik 22,9907 Eisen 20,4712 Aluminium 14,1723 Kupfer 6,9287 Blei 6,2988 Zink 2,2046 Zinn 1,0078 Nickel 0,8503 Barium 0,0315 Mangan 0,0315 Silber 0,0189 Beryllium 0,0157 Kobalt 0,0157 Tantal 0,0157 Titan 0,0157 Antimon 0,0094 Cadmium 0,0094 Bismuth 0,0063 Chrom 0,0063 Quecksilber 0,0022 Germanium 0,0016 Gold 0,0016 Indium 0,0016 Ruthenium 0,0016 Selen 0,0016 Arsen 0,0013 Gallium 0,0013 Palladium 0,0003 Europium 0,0002 Niob 0,0002 Vanadium 0,0002 Yttrium 0,0002 Platin in Spuren Rhodium in Spuren Terbium in Spuren

88 Geopolitical Risks and Potentials of Mineral Resources Quelle: Wagner 2008

89 Ressourcenstrategie

90 Bildquelle:

91 Quelle: Roland (2015): Im Plastik gefangen. In: Die Zeit, (26), S

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94 Ein Maskentrupial hat Pflanzenfasern durch grünes Ostergras ersetzt. Sein beutelförmiges Nest hat er an ein Palmblatt genäht. Quelle: Die Zeit / WISSEN / Nr. 5 / August-September 2009; S. 32

95 Baltimoretrupiale mögen auffällige Muster. Buntes Garn und Plastik machen weit mehr her als Gräser und Zweige. Quelle: Die Zeit / WISSEN / Nr. 5 / August-September 2009; S. 39

96 Rückgewinnung von Rohstoffen Schlacken-Symposium Meitingen 12. Oktober 2011 Armin Reller

97 Mögliche Risiken eines Rohstoffengpasses Quelle: Wikipedia Commons

98 Der Ressourcenverbrauch steigt kontinuierlich Ressourcenverbrauch pro Kopf und Jahr Jäger und Sammler 1 Tonne Agrargesellschaften 3 5 Tonnen Industrielle Revolution Industriezeitalter Tonnen Ernährung Behausung Bewaffnung etc. Ernährung Futtermittel Gebäude Gerätschaften etc. Fossile Energieträger Güter des gehobenen Grundbedarfs Luxus- und Konsumartikel Hightech etc.

99 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit