Ökonomische Nachhaltigkeit am Beispiel des Lithiumrecyclings und der Primärmagnesiumgewinnung von Prof. Dr. Michael Höck TU Bergakademie Freiberg Lehrstuhl für Industriebetriebslehre/Produktionswirtschaft, Logistik.
Angebotsunsicherheit hoch niedrig I. Einführung Ökonomische Nachhaltigkeit i.s. einer Strategie zur wirtschaftlichen Nutzung regenerativer Systeme bzw. Errichtung einer Kreislaufwirtschaft. Nachfrageunsicherheit niedrig hoch Effiziente(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Reaktionsfähige(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Risikoabsichernde(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Agile(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 2
I. Einführung Kritische Rohstoffe Quelle: European Commission, Critical Raw Material for the EU, June 2010 Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 3
II. Lithiumrecycling Hybride Lithiumgewinnung Arbeitspaket 2: Erschließung der Sekundärrohstoffe Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 4
II.1 Ausgangssituation Prognose der Angebotsentwicklung Prognose der Nachfrageentwicklung Quelle: Dundee Report (2009): Lithium - Hype or Substance?, S. 22 Li 2 CO 3 = LCE (Lithium Carbonate Equivalent, 5,323 x Li) Quelle: In Anlehnung an Western Lithium (2010): The Role of Lithium: Minerals For A Green Society MMSA Symposium, February 4, 2010, S. 9. Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 5
II.1 Ausgangssituation Effizientes Recyclingsystem von Gerätebatterien Quelle: Gemeinsames Rücknahmesystem (GRS) Batterien: Jahresberichte 2010 Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 6
II.1 Wesentliche Problembereiche Problembereiche des Batterierecyclings Typologie und Technologie-Roadmap Ungewisse Entwicklung der Batterietechnologie Geringe Sammelquote / Gefahrenguttransport Geringe(r) Wertanteil des Lithiums bzw. Gewinnmarge Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 7
II.3 Lösungsansatz Hybride Lithiumgewinnung Gefahrenpotential (Entladung) Zerkleinerung Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 8
II.4 Bewertung Wertschöpfungsstrategie: Aufbau eines reaktionsfähigen Systems zum Lithiumrecycling Elemente Ziele Beispiele Hauptzweck Sammelstrategie Sortierstrategie Verwertungsstrategie Erhöhung der Recyclingquote von Lithium / Schnelle Reaktion auf ungewisse Nachfrageentwicklung Steigerung der Sammelquote / Verkürzung der Durchlaufzeiten Schaffung von Überkapaziäten / Verkürzung der Durchlaufzeiten Verknüpfung der Primärgewinnung und des Rohstoffrecycling / Robuste Recyclingtechnologie China als Treiber der Elektromobilitätsentwicklung? Einführung eines Pfandes für Elektrogeräte / Frühzeitige Trennung von Li-Batterien / Sortenreine Chargen Automatisierung und Kennzeichnung von Li-Ionen Batterien Recycling weiterer Metalle Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 9
III. Primärmagnesiumgewinnung Machbarkeitsstudie: Primärmagnesiumgewinnung aus geeigneten Salzlösungen der deutschen Kaliindustrie Gefördert vom: Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 10
III.1 Ausgangssituation Prognose der Angebotsentwicklung Prognose der Nachfrageentwicklung Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 11
III.1 Ausgangssituation Industrielle Prozesse der Primärmagnesiumgewinnung Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 12
III.2 Wesentliche Problembereiche Problembereiche der Magnesiumgewinnung Expertenumfrage und Szenarioanalyse Ungewisse Angebots- und Nachfrageentwicklung Hoher Energieverbrauch der Schmelzflusselektrolyse Alternative Prozessroute Geringe Rentabilität der Schmelzflusselektrolyse Energiespeicherkonzept Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 13
III.3 Lösungsansatz Wässrige Magnesiumchlorid-Elektrolyse (Chlor-Alkali-Elektrolyse) wässrige MgCl 2 -Lösung Silikothermische Reduktion Mg(OH) 2, Cl 2 und H 2 Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 14
III.4 Bewertung Wertschöpfungsstrategie: Aufbau eines agilen Systems zur Primärmagnesiumgewinnung Elemente Ziele Beispiele Hauptzweck Lagerstrategie Produktionsstrategie Distributionsstrategie Schnelle Reaktion auf ungewisse Nachfrage- und Angebotsentwicklung Hohe Verfügbarkeit der Rohstoffe / Verkürzung der Durchlaufzeiten Flexibler Aufbau von Kapazitäten / Verkürzung der Durchlaufzeiten Ergänzung zum Magnesium-Recycling / Hohe Reinheit des Primärmagnesiums Chinesische Exportquote für Magnesium / Ausbau des Leichtbaus Nutzung geeigneter Salzlösungen der Kaliindustrie Nutzung der Chlor-Alkali-Elektrolyse als Energiespeicher / Silikothermische Reduktion des Magnesiums Neue Verbundwerkstoffe Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 15
Angebotsunsicherheit hoch niedrig IV. Zusammenfassung Ökonomische Nachhaltigkeit Nachfrageunsicherheit niedrig hoch Effiziente(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Reaktionsfähige(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Risikoabsichernde(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Agile(s) Rohstoffgewinnung, -verwendung, -recycling Lessingstr. 45 I 09596 Freiberg I Tel. +49-(0)3731-392676 I Michael.Hoeck@bwl.tu-freiberg.de I www.tu-freiberg.de 16