18
FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR UMWELT-, SICHERHEITS- UND ENERGIETECHNIK UMSICHT KURZFASSUNG DER KURZSTUDIE RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND ANDEREN KRITISCHEN ROHSTOFFEN ALS WICHTIGE SÄULE DER ROHSTOFFVERSORGUNG KURZTITEL: RECYCLINGPOTENZIAL TECHNOLOGIEMETALLE ASJA MROTZEK-BLÖß | JOCHEN NÜHLEN | HARTMUT PFLAUM | MANUELA RETTWEILER STEPHANIE KROOP | KATHARINA REH | MATTHIAS FRANKE Im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) Oberhausen und Sulzbach-Rosenberg, 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

  • Upload
    haduong

  • View
    214

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR UMWELT-, S ICHERHEITS- UND ENERGIETECHNIK UMSICHT

KURZFASSUNG DER KURZSTUDIE

RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND ANDEREN KRITISCHEN ROHSTOFFEN ALS WICHTIGE SÄULE DER ROHSTOFFVERSORGUNG KURZTITEL: RECYCLINGPOTENZIAL TECHNOLOGIEMETALLE

ASJA MROTZEK-BLÖß | JOCHEN NÜHLEN | HARTMUT PFLAUM | MANUELA RETTWEILER

STEPHANIE KROOP | KATHARINA REH | MATTHIAS FRANKE

Im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi)

Oberhausen und Sulzbach-Rosenberg, 14 . September 2015

© F r a u n h o f e r U M S I C H T

Page 2: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

Kurzfassung der Kurzstudie

RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND ANDEREN KRITISCHEN ROHSTOFFEN ALS WICHTIGE SÄULE DER ROHSTOFFVERSORGUNG

Kurztitel: Recyclingpotenzial Technologiemetalle

Im Auftrag des:

Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) Villemombler Straße 76 53123 Bonn

Vorgelegt von: Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT Institutsleiter Prof. Dr.-Ing. Eckhard Weidner Osterfelder Straße 3 46047 Oberhausen

Institutsteil Sulzbach-Rosenberg Leiter des Institutsteils Prof. Dr. Andreas Hornung An der Maxhütte 1 92237 Sulzbach-Rosenberg

Autoren: Dr.-Ing. Asja Mrotzek-Blöß* | Jochen Nühlen | Dr.-Ing. Hartmut Pflaum Manuela Rettweiler | Stephanie Kroop | Katharina Reh Dr.-Ing. Matthias Franke

*Projektleitung

Stand der Bearbeitung: 14. September 2015

Bitte zitieren Sie die Kurzfassung der Studie folgendermaßen: Mrotzek-Blöß, A.; Nühlen, J.; Pflaum, H.; Rettweiler, M.; Kroop, S.; Reh, K.; Franke, M.: Recyc-lingpotenzial von Technologiemetallen und anderen kritischen Rohstoffen als wichtige Säule der Rohstoffversorgung (Recyclingpotenzial Technologiemetalle), Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT (Hrsg.), Kurzfassung der Kurzstudie im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi), Oberhausen und Sulzbach-Rosenberg, September 2015

Page 3: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

1 H INTERGRUND UND VORGEHENSWEISE

1 Hintergrund und Vorgehensweise

Ziel dieser Studie ist es, bestehende Recyclingstrategien und Rückgewinnungs-verfahren für relevante Technologiemetalle in Deutschland zu analysieren sowie etwaige Recyclinghemmnisse in technologischer, wirtschaftlicher und rechtli-cher Hinsicht zu identifizieren. Durch die Analyse sollen ungenutzte Recycling-potenziale aufgedeckt und Gründe für ihre geringe Erschließung herausgear-beitet werden. Darauf aufbauend werden Handlungsempfehlungen entwickelt und mit möglichen Maßnahmen konkretisiert.

Politik, Privatwirtschaft, Verbände und Forschung und Entwicklung reagieren auf mögliche Versorgungsrisiken im Bereich wirtschaftsstrategischer Rohstoffe und Technologiemetalle mit eigenen Vorschlägen. Die Entscheidungsträger stehen nun vor der Herausforderung, die bisherigen Erkenntnisse dieser Initiati-ven zu bewerten und in neue Strategien und Handlungsempfehlungen zu über-führen. Das Vorgehen der Studie »Recyclingpotenzial Technologiemetalle« zur Entwicklung solcher Handlungsempfehlungen ist in Bild 1 gezeigt. Methodisch basiert die Studie auf Literaturstudien und einer Vielzahl an Experteninterviews.

Bild 1: Projektstruktur und Vorgehen der Studie »Recyclingpotenzial Technologiemetalle«

2 Identifizierung kritischer Rohstoffe

Im Juni 2010 wurde erstmals ein Bericht der europäischen »Ad-hoc Arbeits-gruppe zur Definition kritischer Rohstoffe« vorgelegt, die sich mit der Kritikali-tät metallischer und mineralischer Primärrohstoffe für die EU auseinanderge-setzt hat [EC-2010]. Die Einstufung beruhte auf der Bewertung des Versor-gungsrisikos sowie der wirtschaftlichen Bedeutung einzelner Rohstoffe und wurde im Jahr 2014 aktualisiert. Aktuell sind derzeit 20 Rohstoffe für die Ver-sorgung der europäischen Wirtschaft als kritisch eingestuft1 [EC-2014]. Diese Rohstoffauswahl wurde als Basis für eine Deutschland-spezifische Betrachtung kritischer Rohstoffe herangezogen, um fünf dieser 20 kritischen Rohstoffe für eine weitergehende Detailbetrachtung auszuwählen.

1 Dies sind: Antimon, Beryllium, Borat, Chrom, Flussspat, Gallium, Germanium, Indium, Kokskohle, Kobalt, Magnesit, Magnesium, Naturgraphit, Niob, Phosphat, Platingruppenmetalle, Seltene Erden (leicht), Seltene Erden (schwer), Siliziummetall, Wolfram

Kapitel 2 Identifizierung kritischer Rohstoffe

Kapitel 3 Stand der RückgewinnungRohstoffe

Handlungsempfehlungen

Kapitel 4 Stand der Forschung

Kapitel 6 + 7

Kapitel 5 Forschungsbedarf

technologische Hemmnisse

Nicht-technologische Hemmnisse

Forschungslücke

1 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 4: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

3 STAND DER RÜCKGEWINNUNG

Als ein wichtiges Auswahlkriterium wurde das Versorgungsrisiko der einzelnen Rohstoffe gemäß [EC-2014] für Deutschland übernommen, da es EU-weite Gültigkeit besitzt und nicht länderspezifisch differenziert wird. Zur Beurteilung der wirtschaftlichen Bedeutung wurde methodisch das Vorgehen [EC-2014] an die spezifischen Gegebenheiten des Wirtschaftsstandortes Deutschland ange-passt. Dafür wurde beurteilt, welche Wirtschaftsleistung aus den unterschied-lichen Anwendungsgebieten der einzelnen Rohstoffe resultiert. Als weiteres Auswahlkriterium wurde betrachtet, welche der Rohstoffe vorwiegend in Kop-pelproduktion gewonnen werden. In diesem Fall wird der relevante Rohstoff lediglich als Nebenprodukt (z. B.: Germanium, Indium) bei der Förderung eines Hauptmetalls (z. B. Zink, Kupfer, Blei) hergestellt. Dies ist insofern problema-tisch, da das globale Angebot des Koppelprodukts vom Bergbau der Hauptme-talle bzw. deren Vermarktbarkeit abhängt [Hagelüken-2013].

Des Weiteren wurde für die Auswahl analysiert, für welche Rohstoffe die zu erwartenden Recyclingpotenziale am höchsten bzw. der derzeitige Stand des Recyclings eher als defizitär einzuschätzen ist. So ist für einige Rohstoffe, deren wirtschaftliche Bedeutung gleichzeitig hoch ist, das Recycling bereits als gut etabliert und die allgemeine Versorgungslage als weitgehend unkritisch einzu-stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium). Für Rohstoffe mit – noch - ge-ringerer wirtschaftlicher Bedeutung (z. B. Gallium, Germanium) ist meistens auch der Stand des Recyclings nicht weit fortgeschritten. Ferner wurde unter-sucht, für welche Rohstoffe noch ein hoher Informationsbedarf zum Aufbau einer belastbaren Wissensbasis besteht. Mit diesem Kriterienset wurden fol-gende Rohstoffe/Technologiemetalle für die weitere Betrachtung ausgewählt:

Gallium (Ga),

Germanium (Ge), und

Indium (In) sowie

Neodym (Nd) und Dysprosium (Dy) als Vertreter der Leichten bzw. Schweren Seltenen Erden.

3 Stand der Rückgewinnung

Das Recycling der fünf ausgewählten Rohstoffe (Ga, Ge, In, Dy und Nd) be-schränkt sich derzeit fast ausschließlich auf die Rückführung von Produktions-abfällen (Neuschrott), die bei der Produktherstellung anfallen (z. B. Ge-haltige Abfälle aus der Produktion von Glasfaserkabeln oder Nd/Dy-haltige Schleif-schlämme aus der Magnetherstellung). Da die rohstoffspezifischen Recycling-technologien oftmals an Primärgewinnungsprozesse gekoppelt sind, erfolgt die primäre und sekundäre Verarbeitung somit in den meisten Fällen nur in den entsprechenden Förderländern.

Insbesondere Recycling aus End-of-Life (EoL) Produkten, das global betrachtet für alle ausgewählten Rohstoffe unter 1 % liegt, findet nahezu nicht statt. Als Hauptgründe sind die mangelhafte Infrastruktur in Bezug auf Sammlung, Vor-behandlung und Verwertung und niedrige Elementkonzentrationen in Ge-brauchsgütern zu nennen [UNEP-2011], [Graedel-2011].

2 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 5: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

4 STAND DER FORSCHUNG ZU RECYCL INGVERFAHREN

So gelangen EU-weit mehr als 2/3 der verkauften Geräte nicht in die vorgese-henen Sammelstrukturen [Huisman-2015]. Ein starker Hebel zur Steigerung des für Aufbereitungsprozesse verfügbaren Ressourcenpotenzials besteht daher da-rin, Ineffizienzen im Bereich der Erfassung zu beheben. Verluste bei der Vorbe-handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-ten selbst sowie der Vielfalt und Variabilität der Gerätekategorien auch durch ein wenig demontagefreundliches Design der Produkte begründet. Zudem er-schwert der Mangel an Informationen zu Produktzusammensetzungen und -aufbau die Entwicklung und Umsetzung adäquater Vorbehandlungsschritte. Für die in dieser Studie betrachteten Rohstoffe fehlen auf allen Stufen der Wertschöpfungskette adäquate Technologien [UNEP-2013].

Zur Umsetzung oder Weiterentwicklung von Recyclingverfahren fehlen häufig ökonomische Anreize, was u. a. auch an limitierten Märkten für Recyclingmate-rial [Oakdene-2011], aber auch an der Volatilität der Primärrohstoffmärkte liegt. Auch der gesetzliche Rahmen unterstützt in der derzeitigen Form die Rückgewinnung der betrachteten Rohstoffe noch zu wenig. Vorgaben zur De-montage von EoL-Produkten sind auf deren Schadstoffentfrachtung zuge-schnitten und die bestehenden Recyclingquoten führen durch deren massenba-sierte und nicht elementspezifische Berechnung zu einer Vernachlässigung der Rückgewinnung gering konzentrierter Sonderelemente.

4 Stand der Forschung zu Recyclingverfahren

Der Stand der Forschung wurde durch ein Screening relevanter Datenbanken für wissenschaftliche Arbeiten (Publikationen, Patente, Forschungsprojekte) er-hoben. Zur besseren Einordnung der Suchergebnisse wurden diese anschlie-ßend nach den Rohstoffen, entwickelten Verfahren sowie dem Stand der Ver-fahrensentwicklung (Technology Readiness Level - TRL) ausgewertet.

In Literaturdatenbanken wurden insgesamt über alle betrachteten Elemente seit 2005 726 Publikationen gefunden. 338 dieser Literaturstellen wurde als rele-vant für die Studie eingestuft und für die jeweiligen Zielelemente nach Wissen-schaftskategorie, in der veröffentlich worden ist, und entwickeltem Verfahrens-typ in Cluster eingeteilt (vgl. Bild 2). Ca. 98 % der Veröffentlichungen befassen sich mit Ergebnissen aus Laborverfahren (TRL 1-4).

Bild 2: Anzahl der relevanten Publikationen für die betrachteten Elemente nach Prozesscluster

3 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 6: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

4 STAND DER FORSCHUNG ZU RECYCL INGVERFAHREN

Die Patentrecherche wurde in den IPC2-Klassen C22B (Gewinnen oder Feinen von Metallen; Vorbehandlung von Rohstoffen) und B09B (Beseitigung von fes-tem Abfall) ab dem Jahr 2008 durchgeführt. Bild 3 zeigt die Anzahl der Patent-anmeldungen mit Bezug zu den Zielelementen. Eine Auswertung nach Län-dern, für die Patente angemeldet werden, zeigt, dass die überwiegende Anzahl der Anmeldungen für China und durch chinesische Anmelder erfolgt.

Bild 3: Patentanmeldungen mit Bezug zu den Zielelementen Ga, Ge, In, Nd, Dy und Seltene Erden insgesamt

Die Recherche der Forschungsprojekte erfolgte für relevante Förderprogramme mit einem Förderbeginn ab dem Jahr 1995 nach einem dreistufigen Raster3.

Bild 4: Förderprogramme und Förderinitiativen in Deutschland – ab 1995 (Stand 17.07.2015)

Bild 4 zeigt die Anzahl der Projekte in den deutschen Förderinitiativen und För-derprogrammen. Viele Projekte, die sich mit den Zielelementen befassen, wur-den seit 2009 gefördert und befassen sich mit hydrometallurgischen Verfahren. Es folgen Projekte zu pyrometallurgischen und biotechnologischen Verfahren.

2

Die Internationale Patentklassifikation (IPC) dient der Klassifikation technischer Erfindungen (Zuordnung durch Patentamt). 3 Stufe 1: Projekte mit Recyclingbezug, Stufe 2: Projekte mit Bezug zu kritischen Rohstoffen der EU, Stufe 3: Projekte mit Bezug zu

ausgewählten Rohstoffen der Studie

0

5

8

2

4

2

0

2

1

2

9

22

28

24

6

32

24

5

61

17

8

35

0 10 20 30 40 50 60 70

r4

r+

IGF

MatRessource

Matforschung Energiewende

Umweltinnovationsprogramm

KMU-innovativ

DBU

DFG GEPRIS

ForCYCLE

Sonstige

Projektanzahl

Förd

erin

itia

tive

n u

nd

rder

pro

gra

mm

e

Anzahl der Projekte mit Recyclingbezug vor dem Hintergrund der Suchkriterien

Anzahl Projekte mit Bezug zu EU Rohstoffen

Anzahl Projekte mit Bezug zu Rohstoffen der Studien = 43

n = 283

n = 95

4 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 7: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

5 FORSCHUNGSBEDARF

5 Forschungsbedarf

Die elementspezifische Auswertung zeigt, dass zu Fragestellungen des Recyc-lings von Germanium aus EoL-Produkten nur vereinzelt geforscht wird. Es gibt nur wenige Forschungsprojekte, die sich allerdings gleichmäßig über mögliche Recyclingverfahren verteilen. Für die anderen betrachteten Elemente werden in mehreren Forschungsprojekten Recyclingverfahren entwickelt.

Bei den untersuchten Recyclingverfahren überwiegen die hydrometallurgischen Verfahren gegenüber den biotechnologischen und den pyrometallurgischen Verfahren. Zu biotechnologischen Verfahren wird nur vereinzelt berichtet. Al-lerdings lässt sich aus dieser Erkenntnis nicht direkt auf eine Forschungslücke im Bereich der pyrometallurgischen oder biotechnologischen Verfahren schlie-ßen. Gerade pyrometallurgische Verfahren setzen eine sehr viel aufwendigere Forschungsinfrastruktur voraus und sind daher weniger weit verbreitet.

Die Auswertung nach dem Entwicklungsstand zeigt, dass nur wenige For-schungsprojekte in die großtechnische Praxis umgesetzt bzw. dort angewendet werden. Einzelne Ergebnisse eines Forschungsprojektes finden den Weg in die Praxis (z. B. betriebliche Optimierungen, Charakterisierungsverfahren). Da viele Forschungsprojekte im Labor- bzw. diskontinuierlichen Technikumsmaßstab be-trieben werden, fehlen oft grundlegende Daten für ein Upscaling oder für die Entscheidung über eine Finanzierung. Diese Daten wie auch Erfahrungen zur Betriebssicherheit könnten mit Demonstrationsanlagen, die einen skalierbaren Prozess abbilden, gewonnen werden. Diese Anlagen sind allerdings für sich be-trachtet nicht wirtschaftlich. Eine Möglichkeit zur Unterstützung solcher Projek-te kann das BMBF-Programm r+Impuls bieten, dessen Projektanträge der ersten Runde sich zum Zeitpunkt dieser Studie in der Zuteilungsphase befinden.

6 Überblick über vorhandene Handlungsempfehlungen

Die vorhandenen Handlungsfelder/Handlungsempfehlungen in den untersuch-ten politischen Papieren sowie Studien und Strategiepapieren4 ähneln und überschneiden sich, weil die Publikationen meist eine systemanalytische Heran-gehensweise wählen, d. h. das »Recyclingsystem« inkl. der darin vorgefunde-nen Beziehungen zwischen den Systemelementen strategisch analysieren und mittel- bis langfristig wirksame Verbesserungen vorschlagen. Sie gehen zwar meistens von dem Leitgedanken »Ressourceneffizienz« aus, lassen sich aber analog auch auf das Recycling von Technologiemetallen übertragen. Einen für diese Studie komplementären Katalog an Handlungsansätzen liefert ProgRess I aus dem Jahr 2012, an den die Handlungsempfehlungen dieser Studie an-schließen können. Das Industrie 4.0-Konzept bietet für das Recycling von Tech-nologiemetallen (und die Kreislaufwirtschaft insgesamt) erhebliches Innovati-ons- und Verwertungspotenzial. Um es zu erschließen, müssen Netzwerke zwi-schen Produkt-/Bauteilherstellern und Akteuren der Kreislaufwirtschaft gut funktionieren.

4 z. B. Rohstoffstrategie, Deutsches Ressourceneffizienzprogramm ProgRess, European Rare Earths Competency Network

5 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 8: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Auf rechtlicher Ebene sehen die Novelle der WEEE-Richtlinie 2012/19/EG und der aktuell vorliegenden Entwurf zur Novelle des ElektroG5 eine Steigerung der Sammelmengen vor. Zur Erfüllung der neuen Zielvorgaben wurde eine Rück-nahmepflicht von Elektroaltgeräten (EAG) über den Handel und eine Beweis-lastumkehr beim Nachweis der Funktionsfähigkeit exportierter Altgeräte im ElektroG verankert [ElektroG-2015]. Ferner ist auch die Berücksichtigung von Demontage- und Recyclingfreundlichkeit bereits im Produktdesign erforderlich. Die Pflicht zur entsprechenden Produktkonzeption ist in §4 ElektroG bereits adressiert - sofern Umwelt- und Sicherheitsaspekte dem nicht entgegenstehen [ElektroG-2005]. Im Entwurf zur Novelle des ElektroG ist darüber hinaus die Anforderung der »leichten Entnehmbarkeit« von Batterien und Akkumulatoren aus der EU-Batterie-RL enthalten [ElektroG-2015]. Weiter gehende Anforde-rungen an die Demontagefreundlichkeit anderer Bauteile sind auf europäischer Ebene zu regeln, da bei einer nationalen Regelung länderspezifische Marktzu-gangshemmnisse entstehen würden. Daher sollen diese in der sogenannten Ökodesign-Richtlinie (2009/125/EG) adressiert werden [EU-2012]. Zusätzlich sind auch konkrete Behandlungsvorschriften für EAG für eine gesteigerte Rückgewinnung von Technologiemetallen zukünftig relevant.

7 Handlungsempfehlungen

Nach Auswertung des Stands der Rückgewinnung, des Stands der Forschung sowie den identifizierbaren Forschungslücken zu den ausgewählten Elementen Indium (In), Germanium (Ge), Gallium (Ga), Neodym (Nd) und Dysprosium (Dy) lassen sich folgende Kernaussagen treffen: 1) Zum aktuellen Zeitpunkt gibt es in Deutschland kein wirtschaftliches Recyc-

ling der betrachteten Elemente aus EoL6-Produkten. Das Recyclingpotenzial ist verglichen mit dem aktuellen Bedarf gering bis nicht vorhanden und lässt sich nur mit großen Unsicherheiten ermitteln.

2) Es gibt keinen speziellen Bedarf an recycelten Sekundärrohstoffen zur Si-cherung der Rohstoffversorgung der deutschen Wirtschaft. Der heutige Bedarf wird über (aktuell kostengünstige und ausreichend verfügbare) Pri-märrohstoffe und »einfach« zu recycelnde Produktionsabfälle bedient.

3) Es gibt kaum aktuelles geschütztes technisches Know-how in Form von Schutzrechten in Deutschland. Die Schutzrechte liegen in anderen Ländern (z. B. China), bei ausländischen Unternehmen und werden für die Anwen-dung in anderen Ländern angemeldet. Bei Bedarf könnten strategische Partnerschaften geschlossen werden.

4) Verfahrensentwicklungen aus der Forschung zur Rückgewinnung der be-trachteten Technologiemetalle gelangen aufgrund fehlender Wirtschaft-lichkeit und großer Marktunsicherheiten nur vereinzelt in die großtechni-sche Anwendung. Damit fehlen wichtige Betriebserfahrungen.

Für eine kurzfristige Perspektive zum heutigen Zeitpunkt würde als naheliegen-de Handlungsempfehlung somit resultieren:

5 Elektrogerätegesetz, Fassung von 2005 und Entwurf zur Novelle von 2015 6 EoL: End-of-Life

6 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 9: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Weitere Beobachtung der Märkte und der Rohstoffverfügbarkeit (primär, sekundär) für die hier betrachteten und weitere kritische Rohstoffe, z. B. durch die BGR/DERA

Regelmäßige Befragungen zur Rohstoffversorgung und Bezugslage durch den BDI, den ZVEI und andere Branchenverbände bei ihren Mitgliedern

Fortlaufende Dokumentation und Auswertung nationaler und internationa-ler Forschungsergebnisse sowie der internationalen Schutzrechtslage, um bevorstehende Technologiesprünge frühzeitig zu erkennen

Erneute Beschäftigung mit dem Thema »Recycling von kritischen Rohstof-fen« erst bei Anzeichen einer erneuten Verknappung primärer Rohstoffe

Als mögliche Folge eines solchen Vorgehens würde zum Zeitpunkt einer erneu-ten Verknappung der dann vorhandene Entwicklungsstand heimischer Rück-gewinnungsverfahren dem heutigen Stand entsprechen. Kompetenzen und Netzwerke für eine direkte Anknüpfung an den heutigen Kenntnisstand wären möglicherweise nicht mehr ausreichend vorhanden. Forschungsarbeiten müss-ten ggf. zu diesem Zeitpunkt neu aufgenommen werden, um die nächsten Entwicklungsschritte gehen zu können. Ein Ausweg wäre dann, Rohstoffe und Recyclingverfahren auf dem internationalen Markt – wahrscheinlich zu hohen Preisen - einzukaufen und/oder die Substitutionsforschung zu intensivieren.

Die nachfolgenden Handlungsempfehlungen sind daher als systemorientierte Vorschläge zu verstehen, die zum mittel- bis langfristigen Kompetenzerhalt/ -aufbau und zur schrittweisen Implementierung einer Recyclingwirtschaft für kritische Rohstoffe beitragen, um die Rohstoffversorgung der deutschen Wirt-schaft widerstandsfähiger gegen plötzliche Preisanstiege und volatile Marktbe-dingungen zu machen. Diese Vorschläge decken die Verbesserung der Wis-sensbasis, die weitere Nutzung rechtlicher Möglichkeiten, den Technologieaus-bau und die Förderung dieses Technologieausbaus sowie einen material- und technologiespezifischen Kompetenzaufbau ab. Die vorgeschlagenen Maßnah-men können in nachfolgenden Dialogprozessen geschärft und priorisiert sowie zu einer Roadmap weiterentwickelt werden. Neben Maßnahmen aus den kon-kreten Handlungsempfehlungen kann allgemein eine stärkere Bewusstseinsbil-dung für Fragen des Recyclings in der Bevölkerung die Anstrengungen unter-stützen. Da es sich hierbei eher um eine gesamtgesellschaftliche Aufgabe han-delt, wird sie nicht unter den Handlungsempfehlungen adressiert.

7.1 Handlungsempfehlung 1

Handlungsempfehlung 1: »Information über verbaute Wertstoffe in Produkten und Bauteilen über den gesamten Lebenszyklus verbessern«

Adressierter Themenbereich: Industrie 4.0, Design for Recycling, Produktverantwortung

Konkreter Nutzen: Wissenslücke zu Massen und oder Konzentrationen von Stoffen in komplexen Produkten und Bauteilen wird behoben, Systemverständnis und Investitionssicherheit werden verbessert

7 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 10: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Motivation und Beschreibung

Zur Erschließung des Recyclingpotenzials von Ga, Ge, In, Nd und Dy wären bes-sere Erkenntnisse über in Produkten und Bauteilen enthaltene Stoffe sowie de-ren Massen und/oder Konzentrationen hilfreich. Optimiert würde dieser Ansatz, wenn diese Informationen möglichst über den gesamten Lebenszyklus erhalten blieben und – idealerweise – elektronisch auslesbar wären. In einer mittel- bis langfristigen Perspektive wäre es daher günstig, wenn Bauteile oder Produkte, die einen bestimmten Minimalgehalt an »kritischen« Rohstoffen überschreiten, als recyclingwürdige Bauteile erkennbar, automatisiert detektier- und sortierfä-hig wären. Eine kostengünstige, technisch realisierbare Informationsbereitstel-lung zur Optimierung des Recyclings (und ggf. später auch dem Schutz vor Produktpiraterie) ist derzeit nicht verfügbar. Intelligente, kostengünstige und aktive Systeme adressieren die Verknüpfung des Recyclings zu Innovationen aus den Bereichen Industrie 4.0, Design for Recycling und Produktverantwortung.

Mögliche Maßnahmen

Stakeholderdialoge und Runde Tische zur Problembeschreibung, Lösungs-findung und Projektentwicklung

Machbarkeitsstudie zur Datengenerierung und zu geeigneten Technologien, Innovationen und Industrie 4.0-Konzepten, um die Informationsbereitstel-lung kostengünstig und unbürokratisch zu realisieren und Wirkungen abzu-schätzen

Erarbeitung von Daten- und Übertragungsstandards für die Informationsbe-reitstellung und das - automatisierte – Auslesen der Informationen

Einbringung der Standards in nationale und internationale Normungs- und Standardisierungsgremien

Erprobung des Konzeptes im Rahmen eines Demonstrationsprojektes für ein konkretes (Referenz-)Produkt entlang seines Lebenszyklus, Erarbeitung von Umsetzungskonzepten für weitere Produktgruppen

7.2 Handlungsempfehlung 2

Handlungsempfehlung 2: »Langfristiger Aufbau eines virtuellen Katasters für Sekundärrohstoffe in langlebigen7 Produkten (virtual feedstocks)«

Adressierter Themenbereich: Urban Mining, Industrie 4.0, Design for Recycling, Produktverantwortung

Konkreter Nutzen: Verbesserung der Informationslage und Wissensgewinn zu Materialien und Stoffen, die im anthropogenen Lager vorhanden sind und zu dem Zeitpunkt, ab dem diese dem Recycling möglicherweise wieder zur Verfügung stehen

Motivation und Beschreibung

Innerhalb der r3-Fördermaßnahme wurden Projekte zur Kartierung urbaner, se-kundärer Rohstoffquellen, z. B. zu Gebäuden (vgl. Projekt PRRIG) und Halden (vgl. Projekte REStrateGIS, SMSB, ROBEHA) gefördert. Diese Daten sollten, so-

7 Langlebig entspricht einer Nutzungsdauer > 1 Jahr

8 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 11: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

weit es der Datenschutz zulässt, weiter ergänzt werden. Zusammen mit Hand-lungsempfehlung 1 könnte ein Ressourcenkataster über EoL-Produkte, deren Zusammensetzung und Nutzungsdauer aufgebaut werden, welches eine besse-re Planungsgrundlage über Stoffströme in der Zukunft zulässt (virtual feed-stock). Des Weiteren können abfallschlüsselscharfe Analysenergebnisse zu kriti-schen Rohstoffen ein solches Kataster abrunden. Neben Erkenntnissen über die Zusammensetzung bzw. zum Inventar von EoL-Produkten und anderen Urban-Mining-Stoffströmen ist die Nutzungsdauer der Produkte ein wichtiger Faktor, um abschätzen zu können, wann Stoffströme für ein Recycling zur Verfügung stehen. Dieser Ansatz hat Forschungs- und Entwicklungscharakter.

Mögliche Maßnahmen

Schaffung einer Datengrundlage über Mengen und Zusammensetzungen von Produkten und Urban Mining-Stoffströmen für Prognosen über erwart-bare Stoffströme und deren Wertstoffgehalte

Verbindung der Materialströme mit räumlichen Informationen zur Erstellung von Rohstofflandkarten

Erarbeitung bzw. Weiterentwicklung dynamischer Stoffstrommodellierungen

7.3 Handlungsempfehlung 3

Handlungsempfehlung 3: »Wissensbasis zu Rohstoffbedarfen und Verknüpfung mit Angebot und Verbleib von Sekundärrohstoffen«

Adressierter Themenbereich: Rohstoffsituation, Versorgungssicherheit, rohstoffspezifischer Bedarf

Konkreter Nutzen: Datengrundlage zur Bestimmung der Kritikalität von Rohstoffen für Deutschland; Findung neuer Geschäftschancen durch Verknüpfung von Rohstoffnachfrage und Sekundärrohstoffangebot

Motivation und Beschreibung

Für eine spezifische Betrachtung der deutschen Rohstoffkritikalität wäre es notwendig zu untersuchen, welchen Bedarf an relevanten Rohstoffen die deut-schen Industrieunternehmen tatsächlich haben und wie sich diese Bedarfe auf die verschiedenen Anwendungsgebiete und Wirtschaftszweige verteilen. Neben der vorhandenen Informationsgrundlage ist die tatsächliche Versorgungslage mit Rohstoffen entscheidend für die Berechnung der Versorgungssicherheit. Die verfügbare Datenlage erlaubt es teilweise nur, auf globale Verteilungen für Anwendungen der betrachteten Technologiemetalle zuzugreifen, die nicht re-präsentativ für Deutschland sein müssen.

Die Bereitstellung von Sekundärrohstoffen sollte idealerweise dem Rohstoffbe-darf der Hersteller entsprechen. Dies betrifft insbesondere die Qualitäten der Sekundärrohstoffe (z. B. Reinheit, chemische Bindungsform, Konfektionierung). Durch die Verknüpfung der Nachfrageseite (produzierende Industrie) mit der Angebotsseite (Sekundärrohstofflieferanten) sollte sichergestellt werden, dass die erforderlichen Spezifikationen eingehalten werden können.

9 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 12: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Mögliche Maßnahmen

Anpassung der statistischen Datengrundlage, z. B. über Stakeholderdialoge zur Festlegung, welche Daten erhoben bzw. ausgewiesen werden sollen

Bedarfslage und Stoffstromanalyse für Primärrohstoffe für Deutschland; Er-hebung des spezifischen Rohstoffbedarfs für Industriezweige bzw. Anwen-dungsgebiete in Zusammenarbeit mit Branchenverbänden

Detaillierte Stoffstromanalysen für ausgewählte Rohstoffe zur Abbildung des spezifischen Bedarfs einzelner Industriezweige (Rohstoffimporte, Import von Halb- und Fertigwaren, Qualitäten, Verbrauch, Produkte etc.)

Fortsetzung und Ausbau des Monitorings der Rohstoffmärkte (primär und sekundär inkl. Abgleich der geforderten Sekundärrohstoffqualitäten), z. B. durch BGR/DERA

7.4 Handlungsempfehlung 4

Handlungsempfehlung 4: »Bestehende und geplante Rechtsvorschriften konsequenter für die Verbesserung des Recyclings kritischer Rohstoffe nutzen«

Adressierter Themenbereich: Design for Recycling, Produktverantwortung, Verfahrensinnovation, Informationen zu Rohstoffpotenzialen

Konkreter Nutzen: Verbesserung des Recyclings aus EoL-Produkten durch recyclingfreundliches Design, Informationen zu Rohstoffgehalten, gerätespezifischen Behandlungsvorschriften sowie Rückgewinnungsvorgaben für kritische Elemente

Motivation und Beschreibung

In bestehenden Rechtsvorschriften (z. B. ElektroG, Ökodesign-Richtlinie) sind bereits Ansätze enthalten, die eine Steigerung des Recyclings kritischer Rohstof-fe befördern können. Im neuen ElektroG sowie der Ökodesign-Richtlinie ist u. a. die Forderung enthalten, recyclinggerechtes und demontagefreundliches Design in die Produktentwicklung einzubeziehen, was die Steigerung des Re-cyclings kritischer Rohstoffe befördern könnte. Jedoch existieren bislang kaum konkrete Vorgaben dazu. Durch konkrete europaweite Vorgaben zum recyc-linggerechten Design für rohstoffrelevante Produkte und Baugruppen, z. B. in den Durchführungsmaßnahmen nach Ökodesign-Richtlinie, könnten deutliche Verbesserungen erreicht werden. Recyclinggerecht konstruierte Produkte müs-sen allerdings im globalen Handel marktfähig bleiben.

Bezüglich der Informationsbereitstellung zu Aufbau und stofflicher Zusammen-setzung von EAG werden im ElektroG und in der Ökodesign-Richtlinie die Her-steller bereits angesprochen. Darüber hinausgehende Informationspflichten gibt es derzeit nicht. Langfristig sollten diese Informationspflichten unter dem Vorbehalt der wirtschaftlichen Zumutbarkeit konkreter ausgestaltet werden und damit für alle Produktgruppen einheitliche Informationen u. a. auch zum Gehalt kritischer Rohstoffe liefern. Des Weiteren ist seitens des Gesetzgebers geplant, spezifische Behandlungsvorschriften für EAG in einer Behandlungsver-ordnung festzuhalten. In diesem Kontext könnte auch die Rückgewinnung kri-tischer Metalle adressiert werden, um für nachfolgende Recyclingstrukturen er-forderliche Mengenströme bereitzustellen.

10 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 13: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Mögliche Maßnahmen Normierte Vorgaben für durch die Hersteller beizubringende Informationen

zur Produktzusammensetzung zur Verbesserung der Auswertbarkeit der Da-ten in der Erstbehandlung

Im Rahmen der Konsultation für Durchführungsmaßnahmen im Rahmen der Ökodesign-Richtlinie Einbringung von Vorschlägen zu konkreten Vorgaben zum recyclinggerechten Produktdesign; Prüfung der Möglichkeit einer Aus-weitung auf nicht energieverbrauchsrelevante Produkte

Prüfung der Aufnahme von Maßnahmen zur Anreicherung von kritischen Metallen bei der geplanten Behandlungsverordnung nach ElektroG

Prüfung der Implementierung von Vorgaben zur verpflichtenden Rückge-winnung von kritischen Rohstoffen aus Geräten oder Baugruppen ab gewis-sen Elementkonzentrationen (langfristig und abhängig von Versorgungssitu-ation und Rohstoffbedarf der Wirtschaft)

7.5 Handlungsempfehlung 5

Handlungsempfehlung 5: »Verbessern der Sammlung und Erfassung, Verhindern von Dissipationseffekten«

Adressierter Themenbereich: Urban Mining, Produktverantwortung, Verbleib kritischer Rohstoffe im Inland

Konkreter Nutzen: Intelligente Sammlung und Erfassung von werthaltigen Stoffströmen verringert unwiederbringliche Materialverluste, vermindert unsachgemäße Entsorgung und erhöht die EoL-Recyclingquote.

Motivation und Beschreibung Die Forderung nach verbesserter Sammlung und Vermeidung von Materialver-lusten ist in vielen Experteninterviews im Rahmen dieser Studie bestätigt wor-den. Die Novelle der WEEE-Richtlinie 2012/19/EG und des für Deutschland gel-tenden ElektroG sieht eine Steigerung der Sammelmengen vor, die ab 2016 auf 45 % und ab 2019 auf 65 % der durchschnittlich in den letzten drei Jahren in Verkehr gebrachten Mengen festgesetzt wurde. In 2013 betrug die deutsche Sammelquote ca. 43 % [BMUB-2015], Zahlen für 2014 liegen noch nicht ab-schließend vor.

Für die fünf ausgewählten kritischen Rohstoffe sind keine adäquaten stoffspezi-fischen Erfassungsstrukturen im EAG-Bereich vorhanden. Doch auch wenn Ma-terialien in Fraktionen mit vergleichbaren Zielmetallkonzentrationen vorliegen und materialspezifisch erfasst werden, können Verluste auftreten. Seltenerd-element-haltige Produktionsrückstände, die in Deutschland anfallen, werden nach China exportiert und dort der Aufbereitung zugeführt. Der Rohstoff geht damit der heimischen Industrie verloren.

In einer Reihe von Forschungsprojekten wird die gezielte Demontage von Bau-teilen und die Zusammenfassung von Bauteilgruppen sowie die gesammelte Weiterleitung dieser Mengen zu einer Aufbereitungsanlage diskutiert.

11 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 14: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Mögliche Maßnahmen Stakeholderdialoge zur Diskussion relevanter Stoffströme, die aus Sicht einer

optimierten Aufbereitung gemeinsam erfasst werden sollten (Berücksichti-gung bisher wenig betrachteter industrieller Produkte z. B. Werkzeugma-schinen und Industriemotoren)

Monitoring und wiederkehrende Prüfung der Sammelmengen von EAG, um nicht zertifizierte, unsachgemäße Entsorgung zu vermindern

Bereits bei der Erfassung und Sammlung möglichst Fraktionen mit vergleich-baren Zielmetallkonzentrationen erzeugen, um die anschließende Aufberei-tung so kosten- und energieextensiv wie möglich zu gestalten (z. B. durch Vorgaben und/oder intelligente Erfassungstechnik)

Weiterentwicklung von spezifischen Identifikations- und Konzentrations-techniken für kritische Rohstoffe im Rahmen vorhandener Förderprogramme

7.6 Handlungsempfehlung 6

Handlungsempfehlung 6: »Realisierung von Demonstrationsanlagen in Zusammenarbeit von öffentlicher Hand, Wirtschaft und Wissenschaft«

Adressierter Themenbereich: Forschung und Entwicklung, Behebung von Forschungslücken, Daten- und Planungsgrundlagen, Verfahrensinnovation

Konkreter Nutzen: Weiterentwicklung von aussichtsreichen FuE-Projekten von TRL-Level 4 bis mindestens TRL 6-7 inkl. Daten zu Betriebsverhalten sowie Betriebs-/ Investitionskosten, Verfügbarkeit von innovativen Recyclingverfahren, belastbare Datengrundlage für Investitionsentscheidung

Motivation und Beschreibung

Seit 2012 haben FuE-Projekte zum Recycling der betrachten Elemente sowohl auf nationaler wie auch auf europäischer Ebene nennenswert zugenommen. Demnach müsste mittlerweile das wissenschaftlich-technische Know-how deut-lich angewachsen sein. Die entwickelten Technologien haben jedoch kaum ei-nen TRL > 4 bis 5 erreicht, sind also von einer industriellen Umsetzung noch entfernt. Um diese Lücke zu schließen, muss in der Technologieentwicklung in der Regel die Skala »Demonstrationsmaßstab« erreicht werden. Für die Pla-nung von Demonstrationsanlagen ist eine ausreichende Datengrundlage8 eine wichtige Voraussetzung. Veröffentlichte Daten (wie Massenbilanzen, Ver-schleißdaten, Einsatzstoffe) sind aber häufig nicht belastbar genug.

Zusätzliche Hemmnisse erhöhen das Investitionsrisiko für den Bau und Betrieb von Anlagen zur Rückgewinnung von kritischen Rohstoffen: Aufgrund der stark gefallenen Preise für Primärmaterialien sowie der starken Preisschwankungen kann eine wirtschaftliche Rückgewinnung der Zielmetalle häufig nur dann er-folgen, wenn neben den »kritischen« Rohstoffen auch andere Wertstoffe ge-wonnen werden, welche dann die Deckungsbeiträge für den wirtschaftlichen Betrieb des Gesamtverfahrens liefern. Auch die Zeiträume, bis Genehmigungen

8 Im Rahmen des Umweltinnovationsprogramms des BMUB existieren Vorlagen, die ggf. auf andere Programme übertragbar sind.

12 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 15: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

erteilt werden, können sowohl in Forschungs- als auch bei Anlagenbauprojek-ten zu Verzögerungen führen [Goldmann-2015], [Melber-2015].

Mögliche Maßnahmen

Entwicklung und Bereitstellung von standardisierten Vorgaben für eine ver-besserte Dokumentation von FuE-Ergebnissen (Massenbilanzen etc.); Zu-sammenarbeit mit ggf. vorhandenen Begleitforschungsprojekten

Ggf. nach weiterer Prüfung Aufbau einer neuen Forschungslinie »Mikro-Recyclingtechnik«9 (z. B. durch eine erste Machbarkeitsstudie und erste ori-entierende Forschungsprojekte)

Entwicklung von übertragbaren Geschäfts-/Finanzierungsmodellen, um De-monstrationsanlagen für den wirtschaftlichen Betrieb aufzurüsten und zu adaptieren (z. B. im Rahmen des »exist-Programms« des BMWi)

Schaffung von Projektkonstruktionen, welche die frühzeitige Kooperation von Wissenschaftlern und Experten des Business Development zur Kommer-zialisierung von FuE-Ergebnissen vorsehen

Vereinfachung und Beschleunigung von Genehmigungsverfahren - zumin-dest für Demonstrationsanlagen

7.7 Handlungsempfehlung 7

Handlungsempfehlung 7: »Bessere ressortübergreifende Verzahnung und Abstimmung von Fördermaßnahmen sowie Begleitung bei Verwertung und Markteinführung«

Adressierter Themenbereich: Förderprogramme, Marktumsetzung von Forschungsergebnissen

Konkreter Nutzen: Umsetzung von Forschungsprojekten in die industrienahe Forschung

Motivation und Beschreibung

Die Umsetzung einer Verfahrensentwicklung kann mit hohen finanziellen Risi-ken verbunden sein und ein Großteil der Forschungsprojekte gelangt nicht über den Labormaßstab hinaus. In den begleitenden Experteninterviews wurde da-her die Schnittstelle zwischen Forschungsergebnissen und praktischer Umset-zung diskutiert. Als Schwierigkeit kristallisierte sich u. a. unzureichende För-dermechanismen zur Umsetzung großer, industrienaher Demonstrations-/Inno-vationszentren heraus. Daher kann die Begleitung durch fokussierte, öffentliche Fördermaßnahmen hilfreich sein. Möglicherweise können die neuen Förderin-strumente des BMBF »r+Impuls« (Stand 07/2015: erste Zuteilungsphase in Be-arbeitung) und die »Nationale Roadmap für Forschungsinfrastrukturen« (veröf-fentlicht: 28. August 2015) Maßnahmen zur Umsetzung von Demonstrations-anlagen sein. Erfahrungen zu den Programmen liegen zum Zeitpunkt des Re-daktionsschluss für diese Kurzstudie nicht vor.

9 Ein Forschungsansatz könnte sein, nicht über größere, sondern über kleinere Anlagen nachzudenken (analog der Mikroreaktionstechnik in der Chemie), die kleine Stoffströme mit relativ geringerem Investitionsrisiko modular aufbereiten können.

13 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 16: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Das höhere finanzielle Risiko aufgrund des höheren Projektvolumens sowie mögliche thematische Überschneidungen könnten durch ressortübergreifende Förderinstrumente oder ressortübergreifenden Abstimmungen abgefangen werden. Allerdings sollte das Risiko hoher Fördersummen durch eine sorgfältige Auswahl der zu fördernden Projekte begrenzt werden.

Mögliche Maßnahmen

Erarbeitung eines Kriterienkatalogs als Entscheidungsgrundlage für Förder-geber, welche Labor- bzw. Technikumsverfahren in Innovationsprojekten demonstriert werden sollen (Erarbeitung einzeln oder in Kooperation zwi-schen Fördergebern, Projektträgern, FuE-Einrichtungen und ggf. Begleitfor-schungsmaßnahmen)

Stakeholderdialoge bzw. Runde Tische mit Industrie, Wissenschaft und För-dermittelgebern zur Diskussion, wie geeignete Förderinstrumente ausgestal-tet werden sollten (z. B. Ausgestaltung von Förderinstrumenten, die für stra-tegische Projekte eingesetzt werden können und nicht an ein bestimmtes Förderprogramm gebunden sind)

Ressortübergreifende Forschungsprogramme als PPP-Konstruktionen zur Re-alisierung von aussichtreichen, industriegeführten Demonstrationsanlagen und/oder -standorten

Ressortübergreifender Austausch zur Koordinierung der Förderinstrumente

7.8 Handlungsempfehlung 8

Handlungsempfehlung 8: »Materialspezifischer Kompetenzaufbau«

Adressierter Themenbereich: Förderung von Bildung und Ausbildung, Netzwerke, strategische Partnerschaften

Konkreter Nutzen: Förderung der Ausbildung von Fachkräften von Morgen und des Aufbaus von Know-how, Stärkung der Fähigkeit von Innovationen aus der heimischen Industrie und der heimischen Wertschöpfung

Motivation und Beschreibung

Zur weiteren Entwicklung und im späteren Verlauf auch für den Betrieb der im Labor entwickelten Verfahren werden Fachkräfte aus den Bereichen Metallur-gie und Chemie benötigt. In den Studiengängen Metallurgie und Werkstoff-technik decken die jährlichen Absolventenzahlen den Bedarf jedoch nicht [Ra-bensaat-2007]. Hier sollten die in den letzten Jahren wieder gestiegenen An-strengungen der universitären Bildung weiter ausgebaut werden. Eine ähnliche Entwicklung ist auch auf dem Gebiet der Elektrochemie zu verzeichnen. So-wohl die akademische Lehre und Forschung als auch die berufsbegleitende An-gebote an Weiterbildung für Fachkräfte wurden kontinuierlich reduziert [En-quete-NRW-2015a], [GDCH-2010], [Waldvogel-2014]. Auch identifizierte For-schungslücken, wie etwa im Bereich Germanium, können durch solche Struktu-ren aufgefangen werden.

14 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 17: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

7 HANDLUNGSEMPFEHLUNGEN

Mögliche Maßnahmen Schaffung von disziplinübergreifenden Lehrstühlen (ggf. als Stiftungsprofes-

suren) und Integration des Themas in Lehrpläne von allgemeinbildenden Schulen und Berufsschulen

Schaffung einer virtuellen Kompetenz-/Wissensplattform, z. B. analog http://www.biotechnologie.de

Forschungslücke Germanium durch spezifische Forschungsprogramme schließen

Patentanmeldungen im Bereich kritischer Rohstoffe kontinuierlich analysie-ren um ggf. frühzeitig Länder und/oder Unternehmen zu identifizieren, die besonders aktiv sind und im Idealfall strategische Partnerschaften anstreben

7.9 Handlungsempfehlung 9

Handlungsempfehlung 9: »Vernetzung von Kompetenzen und Branchen stärken (Schnittstelleninnovationen)«

Adressierter Themenbereich: Zusammenarbeit, Netzwerke, Kompetenzaufbau, Verfahrensinnovationen

Konkreter Nutzen: Durch systematische Zusammenarbeit von verschiedenen Fachdisziplinen, wie z. B. Abfallwirtschaft, Bergbau, chemischer Industrie und Metallurgie, entsteht ein Kompetenzspektrum für Schnittstelleninnovationen

Motivation und Beschreibung

Kritische Rohstoffe sind nur in geringen Konzentrationen in Produkten vertre-ten, so dass die bewegte bzw. gehandelte Masse sehr gering ist. Hierzu fehlen vielfach Erfahrungswerte zum prozesstechnischen Umgang. Gerade in der heu-tigen Branchenstruktur der Abfallwirtschaft fehlen auch Kompetenzen zu den notwendigen Behandlungsverfahren (Hydro- oder Pyrometallurgie). Diese Kompetenzen sind - neben neuen Anwendungen - in anderen Branchen vor-handen. Hier sollte die systematisierte Zusammenarbeit zwischen der Abfall-wirtschaft, dem Bergbau, der chemischen Industrie und der Metallurgie forciert werden. Eine dauerhafte, koordinierte und systematisierte Zusammenarbeit über Branchen hinweg ist gerade auch bei der Umsetzung von Forschungser-gebnissen in die Praxis wünschenswert.

Mögliche Maßnahmen Stakeholderdialoge und Runde Tische zur Themen- und Strukturfindung Identifikation, Bewertung und Einbindung/Nutzung/Erweiterung bestehen-

der Netzwerke (EIT KIC Raw Materials, GERRI, REWIMET, ProcessNet Fach-gemeinschaft »Sustainable Production, Energy, and Resources«, VDI Richtli-nienarbeit etc.)

Entwicklung von geeigneten Netzwerkstrukturen und -formaten zur Vorbe-reitung von Schnittstelleninnovationen

Entwicklung einer wiederkehrenden Veranstaltung mit anwendungsnahen Beispielen für disziplinübergreifende Zusammenarbeit und Schnittstellenin-novationen

15 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT

Page 18: RECYCLINGPOTENZIAL VON TECHNOLOGIEMETALLEN UND … · stufen (z. B. Platingruppenmetalle, Magnesium ... handlung sind neben der dissipativen Verteilung der Rohstoffe in den Produk-

8 QUELLEN IN DER KURZFASSUNG

8 Quellen in der Kurzfassung

[BMUB-2015] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit: Mündliche Auskunft Frau Heike Schröder, Referat WR II 3, am 31. August 2015.

[EC-2010] European Commission (EC) (Hrsg.): Report in critical raw materials for the EU, Report of the Ad-hoc Working Group on defining critical raw materials, Brüssel, Juli 2010

[EC-2014] European Commission (EC) (Hrsg.): Report in critical raw materials for the EU, Report of the Ad-hoc Working Group on defining critical raw materials, Brüssel, Mai 2014

[ElektroG-2005] Gesetz über das Inverkehrbingen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektro- und Elektronikgerätegesetz – ElektroG). In: BGBl I 2005, 762. 16. März 2005.

[ElektroG-2015] Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit: Referentenentwurf – Gesetz zur Neuordnung des Gesetzes über das Inverkehrbingen, die Rücknahme und die umweltverträgliche Entsorgung von Elektro- und Elektronikgeräten (Elektro- und Elektronikgerätegesetz – ElektroG). URL: http://www.bmub.bund.de/fileadmin/Daten_BMU/Download_PDF/Abfallwirtschaft/elektrog_novelle_entwurf_bf.pdf (abgerufen am 31. August 2015).

[Enquete-NRW-2015]

Die Präsidentin des Landtags Nordrhein-Westfalen - Enquetekommission zur Zukunft der chemischen Industrie in Nordrhein-Westfalen im Hinblick auf nachhaltige Rohstoffbasen, Produkte und Produktionsverfahren (Hrsg.), Abschlussbericht, Düsseldorf, 22. Mai 2015

[EU-2012] Richtlinie 2012/19/EU des Europäischen Parlaments und des Rates vom 4. Juli 2012 über Elektro- und Elektronik-Altgeräte. In: Amtsblatt der Europäischen Union vom 24.7.2012, L 197/38-71

[GDCH-2010] GDCh, VCI, DBG, DECHEMA und GfKORR (Hrsg.): »Elektrochemie: Herausforderungen an die Lehre in der Chemikerausbildung«, Positionspapier, Frankfurt, 2010

[Goldmann-2015] Goldmann, D.: Mündliche Auskunft im Gespräch zu Forschungsprojekten und deren Umsetzung am 29.07.2015

[Graedel-2011] Graedel, T. E.; Allwood, J.; Birat, J.-P.; Buchert, M.; Hagelüken, C.; Reck, B. K. et al.: What Do We Know About Metal Recycling Rates?, In: Journal of Industrial Ecology 15 (3), 2011, 355–366

[Hagelüken-2013] Hagelüken, C.: Stoffliche Voraussetzungen der Energiewende – Einflussfaktoren auf die Rohstoffverfügbarkeit, Vortrag im Rahmen des Ressourceneffizienz – Kolloquiums am 20. Juni 2013, Pforzheim 2013

[Huisman-2015] Huisman, J.; Botezatu, I.; Herreras, L.; Liddane, M.; Hintsa, J.; Luda di Cortemiglia, V.; Leroy, P.; Vermeersch, E.; Mohanty, S.; van den Brink, S.; Ghenciu, B.; Dimitrova, D.; Nash, E.; Shryane, T.; Wieting, M.; Kehoe, J.; Baldé, C.P.; Magalini, F.; Zanasi, A.; Ruini, F.; and Bonzio, A.: Countering WEEE Illegal Trade (CWIT) Summary Report, Market Assessment, Legal Analysis, Crime Analysis and Recommendations Roadmap, Lyon, Frankreich, August 2015

[Melber-2015] Melber, A.: Mündliche Auskunft zum Projekt PhotoRec am 28.07.2015 [Oakdene-2011] Oakdene Hollins Ltd.: Study into the feasibility of protecting and recovering critical raw materials

through infrastructure development in the south east of England, Annexes, Final report. Hg. V. European Pathway to Zero Waste und Environment Agency, 2011

[Rabensaat-2007] Rabensaat, R.: Fachkräfte dringend gesucht, In: Die Welt vom 07.11.2007, http://www.welt.de/welt_print/article1337863/Fachkraefte-dringend-gesucht.html, letzter Zugriff am 13.08.2015

[UNEP-2011] United Nations Environment Programme (UNEP): Recycling Rates of Metals – a status report, Paris, Mai 2011

[UNEP-2013] Reuter, M. A.; Hudson, C.; van Schaik, A.; Heiskanen, K.; Meskers, C.; Hagelüken, C.: Metal Recycling. Opportunities, Limits, Infrastructure. A Report of the Working Group on the Global Metal Flows to the International Resource Panel, United Nations Environment Programme (UNEP), 2013

[Waldvogel-2014] Waldvogel, S.R. (Universität Mainz): Stellungnahme zum Fragenkatalog der Enquete-Kommission II »Zukunft der chemischen Industrie in Nordrhein-Westfalen« zum Thema »Elektrochemische Verfahren«, Düsseldorf, 2014

16 Kurzfassung der Kurzstudie

Recyclingpotenzial Technologiemetalle Stand: 14. September 2015 © Fraunhofer UMSICHT