Stoffliche Voraussetzungen der Energiewende · Dr. Christian Hagelüken Hochschule Pforzheim Ressourceneffizienz-Kolloquium 20. Juni 2013 Stoffliche Voraussetzungen der Energiewende

Dr. Christian HagelükenHochschule Pforzheim

Ressourceneffizienz-Kolloquium 20. Juni 2013

Stoffliche Voraussetzungen der Energiewende– Einflussfaktoren auf die Rohstoffverfügbarkeit

2Christian Hagelüken – Hochschule Pforzheim, 20.6. 2013

Was macht Umicore außer Recycling? � Materialtechnologie-Unternehmen mit Fokus auf Umwelttechnik

14,600 Mitarbeiter in ~ 80 Industriestandorten weltweit, Umsatz € 14.5 Mrd. (2.3 Mrd. ohne Metalle)2003: Übernahme der Degussa Edelmetall-Aktivitäten

Ø 50% Deckung des Metallbedarfs aus

Recycling

materialsolutionsMetals

Applicationknow-how

Recycling

Materialsolutions

ChemistryMaterial science

Metallurgy


Ganz in Ihrer Nähe –BU – Jewellery & Industrial Metals

� Technologieentwicklung & Rohstoffbedarf

� EU SET-Plan Szenario

� Mechanismen der Rohstoffverfügbarkeit

� Recycling zur Sicherung der nachhaltigen Rohstoffversorgung

� Fazit


a) Mobile phones

1800 million units/ yearX250mg Ag ≈ 450 t Ag

X 24 mg Au ≈ 43 t Au

X 9 mg Pd ≈ 16 t Pd

X 9 g Cu ≈16,000 t Cu

1800 million Li-Ion batteries

X 3.8 g Co ≈ 6,800 t Co

a+b) Urban mine

Mine production / shareAg:23,700 t/a ► 3%

Au:2,800 t/a ► 4%

Pd: 230 t/a ►20%

Cu: 16Mt/a ► 1%

Co: ~100,000t/a ►21%

b) PCs & laptops

365 Million units/yearX1000mg Ag ≈ 365 t Ag

X 220mg Au ≈ 80 t Au

X 80mg Pd ≈ 29 t Pd

X~500 g Cu ≈183,000 t Cu

~220 million Li-ion batteriesX 65 g Co≈ 14,300 t Co

Low metal content per unit but volume countsExample: Metal use in electronics

• Containing additionally many other technology metals.

• Other electronic & electric equipment (EEE) add to these figures → significant total demand. Cu, Sn, Sb, In, Ru & rare earth elements in EEE account for > 40% of world mine production

• Intrinsic value per mobile phone ~ 1 € � little economic recycling incentive per unit

Global sales 2011


Achzet et al., Materials critical to the energyindustry, Augsburg, 2011

Verkaufsboom treibt Nachfrage nach (Technologie) Metallen

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011

Annual global sales of mobile phones Source: after Gartner statistics (www.gartner.com)

Million units

300170

470SmartPhones

forecast

kumulierte globale Verkäufe bis 2010 ~ 10 Mrd. Stück

& wachsende Funktionalität

Treiber:• Wachsende Weltbevölkerung (Asien!)• Wachsender Wohlstand• Technologieentwicklung & Produkt

Performance

… nächste Welle: Tablet Computer


Beispiel Auto – Evolution der Mobilität

+ steel alloys & decoration + catalyst

1920s

1950s 1980s

Power

StyleClean

air

Intelligence

+ electronics+ aux. electric motors+ lightweighting

2000s > 2010

+ NiMH/Li-Ion battery + FC stacks + e-drives

Lowcarbon

1900s

Mobility

Metals*

Pb Cu Cr

Al Zn Pt Pd

Rh Ce La

GaIn

Sb Sn

Fe

Au

Ag Ge

Sm

PrNd

MgDyTb

NiCoLi Ru

*list only indicative


Beispiel Batterien & Akkus

• increasing number of applications• Increasing variety of battery chemistries• Increasing demand for raw materials & specialty chemicals

Source: Eurometaux’s proposals for the Raw Materials Initiative, Annex, A case story on rechargeable batteries, prepared by Umicore & Recharge, June 2010


Boom der „Technologiemetalle“ – Nachfrage seit 1980 deutlich größer als in Gesamtperiode davor

% mined in 1980-2010

% mined in 1900-1980

Mine production since 1980 / since 1900

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Re Ga In Ru Pd Rh Ir REE Si Pt Ta Li Se Ni Co Ge Cu Bi Ag Au

% mined in 1980-2010

% mined in 1900-1980

REE = Rare Earth Elements

Metalle werden nicht verbraucht, viele noch in Infrastruktur & Produkten gebunden → Verlagerung von geogener in anthropogene “Lagerstätte”.


Grease, lubrication

Opto-electric

Electronic

Solder

Nuclear

Catalysts

Fuel cells

Batteries

Photovoltaics

Glass, ceramics, pigments**

Metallurgical*

Other alloys

Hard Alloys

Magnets

Super alloys

Medical/dentistry

Pharmaceuticals

RuRhPtPdIrAuAgTeTaSiSeReREELiInGeGaCoBi

* additives in smelting, …, plating. ** includes Indium Tin Oxide (ITO) layers on glass

Konkurrierende Nutzung in vielen Hi-Tech und Clean-Tech Anwendungen


Erzeugung & Nutzung erneuerbarer Energien wird die Metallnachfrage weiter anheizen

BrennstoffzellenLight Emitting Diodes (LED)

Photovoltaik (Solar Zellen) Elektroauto & Akkus

GermaniumGalliumSelenIndiumSilber

LithiumKobaltNickel Seltene ErdenKupfer

GalliumIndiumGermaniumSilber

Platin IridiumKobalt


H

K

Be

ScCa

Li

Na

Ti

Mg

V MnCr Fe Co CuNi Zn Ga Ge As BrSe Kr

Al Si P ClS Ar

B C N FO Ne

He

Rb YSr Zr Nb TcMo Ru Rh AgPd Cd In Sn Sb ITe Xe

Cs La-LuBa Hf Ta ReW Os Ir AuPt Hg Tl Pb Bi AtPo Rn

K Ac-LrCa Rf Db BhSg Hs Mt

TechnologieMetalle

Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu*

Be

Sc

Li

Co Ga Ge As Se

Si

Mo Ru Rh AgPd Cd In Sn Sb Te

Re Ir AuPt BiLa*

Ac-Lr

Ta

NbY Zr

Hf

Mg

W

kritische Metalle (EU)

Begriffskonfusion in Medien & politischer Diskussion – ? Kritische Metalle – seltene Metalle – Seltene Erden –

Technologiemetalle …?

Edelmetalle(EM)

Seltene Erden(SE)

Halbleiter

Precious metals Rare earthelements (REE)Semi-conductors

Technologiemetalle: deskriptiver Begriff für Edelmetalle & viele Sondermetalle

• wichtig für Funktionalität auf Basis of einzigartiger physikalischer & chemischer Eigenschaften

• Einsatz oft in geringen Konzentrationen & komplexen Stoffgemischen („Gewürzmetalle“)

• Wichtig für “Hi-Tech” und Umwelttechnologie


Edelmetalle - kumulierte Minenproduktion bis 2010

Ag1.6 x 106 t

PGM12000 t

Au155 000 t

9.2 m

Silber (Dichte: 10,5 t/m³)

1,6 Mio t, davon 25% seit 1980670 €/kg* (28 $/oz)

54 m

20 m

Gold (Dichte: 19,3 t/m³)

155 000 t, davon 35% seit 198037 500 €/kg* (1560 $/oz)

PGM (=Pt+Pd+Rh+Ru+Ir+Os; Ø Dichte: 15,1 t/m³)

12 000 t, davon 85% seit 1980Pt 38 000 (1570), Pd 17 500 (730), Rh 29 000 (1180) €/kg ($/oz)*Ru 2 000 (85), Ir 25 000 (1030) €/kg ($/oz)*

* Alle Preise: Ø Jan. – Mai 2013, gerundet





� Fazit


Abschätzung Metallbedarf pro Technologie:• Kg per MW of (new) nuclear, wind and solar power installed capacity

• Kg per million tonnes of oil equivalent generated from bioenergy

• Kg per MW of fossil fuel electricity generation capacity to which CCS is applied

• Kg per kilometre of electricity grod cables that are laid

EU-SET Plan (Strategic Energy Technologies)- nuclear, solar, wind, bioenergy, CCS, electricity grids

SET Plan zur Etablierung der EU Energiepolitik mit Fokus auf „low carbon“. Beinhaltet Maßnahmen zu Planung, Implementierung, Ressourcen & int. Kooperation

http://setis.ec.europa.eu

JRC Report 2011• Fokus Metallbedarf für SET-Plan Technologien

• Abschätzung für optimistisches Uptake Scenariobei „business as usual“ Annahmen für Solar & Wind


Metallbedarf PV für SET-Plan Scenario- capacity: 2010: 39 GW → 2020: 125 GW → 665 GW

Source: JRC, Critical Metals in Strategic Energy Technologies


Metallbedarf EU low carbon technologies- SET-Plan Scenario 2030 (% von globalem Metallangebot)



Metallbedarf EU low carbon technologies- SET-Plan Scenario 2030 (% von globalem Metallangebot)


DyNdTeGaIn

( Alle Anwendungen)





� Fazit

20Christian Hagelüken – Hochschule Pforzheim, 20.6. 2013 20

� Absolut:= Erschöpfung der geolog. Ressourcen

� Temporär:= Defizit Angebot � Nachfrage

• Nachfragesprünge (neue Anwendungen, Verkaufsboom, Spekulation, …)• Zeitbedarf & Investitionsrisiko für neue Bergwerke & Hütten• Handelsbarrieren, politische Hemmnisse, Krieg, Naturkatastrophen, …• Anfälligkeit bei hoher Angebotskonzentration (Förderländer, Minengesellschaften)

� Strukturell:= Problem der Koppelproduktion

• typisch für viele Technologiemetalle• Angebot „minor metals“ (In, Bi, Se, Te …Rh, Ru, Ir, …) abhängig vom

Bergbau auf „major metals“ (Ni, Cu, Zn, Pb, Pt, …)

Ressourcenknappheit ?- 3 Arten sind zu unterschieden


Ressourcenknappheit?Die Erdkruste ist reich an Elementen, aber einige in nur sehr niedrigen Konzentrationen …

�mittelfristig keine absolute Erschöpfung der geologischen Ressourcen,

aberfortschreitende Verschlechterung der Randbedingungen:

� abnehmende Erzgehalte

� komplexere Erze

� zunehmende Teufen, schwierigere Abbaubedingungen

� ökologisch sensitive Gebiete (Regenwald, Antarktis, Meer), …

� Transparenz / Konfliktmetalle Quelle: USGS

Ökonomische & ökologische Kosten der Primärgewinnung steigen, → Vorteilevon Clean-Tech nicht durch Rucksack der benötigten Rohstoffe konterkarieren


Temporäre & strukturelle Knappheiten

Temporär z.B. LCD Einfluss auf Indium Preis1

Strukturell2:Angebotsbremse durch Koppelproduktion Preis-Inelastizität)

Source: Hagelüken/Meskers (2010), in: Linkages of sustainability,

1 Preisexplosion durch ITO Boom für LCDs (2003-2006). Anstieg von Primärproduktion & Target-Recycling führt zu Preisrückgang (verstärkt durch Wirtschaftskrise 2008)

2 Deckung von Nachfrageplus nur bei entspr. Nachfrageanstieg bei Hauptmetall → begrenzt die absolute Verfügbarkeit.


Substitution

Substitution:

• keine nachhaltige Lösung bei Substituten aus gleicher Metallfamilie → Problemverlagerung

• Schwierig für High-Tech Anwendungen auf Basis spezieller Werkstoffeigenschaften

• Kann Engpässe & Preissprünge beim Substitut bewirken

Komplementäre Lösungsansätze, aber richtige Schwerp unkte setzen :

• Auswirkung der Substitute auf Recyclierbarkeit beachten

• Recyclingpotentiale oft leichter realisierbar als Substitution (z.B. PGM in Autokats)

• Fokus Substitution bei dissipativen Anwendungen kritischer Metalle

• Substitute mit großer Verfügbarkeit suchen


Nachhaltiges Wachstum erhöht den Bedarf an Technologiemetallen: Keine Entkopplung

� Technische Lösungen für Ressourceneffizienz & CO2 Minderung erfordern eher mehr Edel- & Sondermetalle (Technologiemetalle).

� Rückgang der Primärversorgung mit gekoppelten Technologiemetallen bei:�erfolgreicher Entkopplung bei Basismetallen (Cu, Ni, Al, Pb)�verbessertem Recycling der Basismetalle�Einsatzbeschränkungen für Blei, Nickel etc.

�� Recycling der Technologiemetalle gewinnt „doppelt“ a n Bedeutung

Quelle: Next steps for EU waste and resourcepolicies, R. v.d.Vlies, DG Env., Brussels 17.6.2009

� EU-Entkopplungs-Strategie sinnvoll und realistisch für Basismetalle, v.a. bei Einsatz in Infrastruktur


Recycling ist wichtig, um …

� … Langfristig den Zugang zu wichtigen Rohstoffen zu sichern

� ... Umwelteinflüsse des Bergbaus abzumildern• Weniger Energiebedarf/CO2 (höhere Erzkonzentration; leichterer Zugang)

• Geringerer Land- & Wasserbedarf• Geringerer Einfluss auf Biosphäre (Regenwald, (Ant)arktis, Meeresbergbau …)

� … Schäden durch Nicht-Recycling zu vermeiden (Emissionen, Flächenbedarf etc.)

� … Geopolitische Abhängigkeiten von wenigenFörderländern/-Firmen zu vermindern

� … Ethische Rohstoffversorgung zu unterstützen („Konfliktmetalle“) (transparente Versorgungskette …)

� … Metallpreisschwankungen zu dämpfen• Verbessert Bilanz zwischen Nachfrage & Angebot

• Verlängert die Reichweite der Primär-Ressourcen• Begrenzt Spekulation

(breitere Versorgungsbasis ist weniger störungsanfällig)

�� Bergbau & Recycling (“urban mining”) sind komplimentä r

Cu

Co

Au

Pt

In

Sn

Ag

Pd

Ru

t CO2/t primary

metal *

˜

˜

10,000

200

10

0

Cu

Co

Au

Pt

In

Sn

Ag

Pd

Ru

t CO2/t primary

metal *

˜

˜

10,000

200

10

0





� Fazit


Produkt-Lebensende

ProduktHerstellung

Nutzung

Metalle, Legierungen& Verbindungen

Neu Schrotte

Rohstoffproduktion

RecyclingAus

Reststoffen(sekundär)

Aus Erzen &

Konzentraten(primär)

Geogene Rohstoffe

Reststoffe

Reststoffe

Reststoffe

Reststoffe

Altdeponien (aus Bergbau & Abfalldeponie)

Dissipation

Reststoffe

Reststoffe

Reststoffe

Reststoffe

Altdeponien (aus Bergbau & Abfalldeponie)

Dissipation

Fokus Kreislaufwirtschaft- Metalle können ohne Qualitätsverlust „unendlich oft“ recycelt werden

� Metallverlusteüber alle Stufen desLebenszyklus minimieren• Anfall von Restströmen reduzieren• Unvermeidbare Restströme erfassen &

recyceln• Metallausbeuten durch technisch

hochwertige Verfahren optimieren

Reuse


End-of-Life recycling rates for metals in metallic

applicationsWEEE:Recyclingraten Edelmetalle < 15%

UNEP (2011) Recycling Rates of Metals – A Status Report, A Report of the Working Group on the Global Flows to the International Resource Panel.

New report (April 2013): Metal Recycling: Opportunities, Limits, Infrastructurehttp://www.unep.org/resourcepanel/Publications/MetalRecycling/tabid/106143/Default.aspx

http://www.unep.org/resourcepanel/Publications/AreasofAssessment/Metals/Recyclingratesofmetals/tabid/56073/Default.aspx

Niedrige Recyclingraten für viele Technologiemetalle


Was ist Recycling?Millionenschaden durch „Recycling“ von Münzschrott in China

…ausgediente 1 & 2 € Münzen …als Industrieschrott nach China geliefert … zusammengedengelt und das Geld bei der Bundesbank in gültige Münzen umgetauscht.

Wie sicherstellen, dass es beim E-Schrott Recycling etc. besser läuft?


Gutes Recycling?“Low Tech” – Gold Recycling in Indien …

Foto: EMPA/CH

Gold-Ausbeute ≈ 25%,dramatische Auswirkungen auf Umwelt & Gesundheit (Rochat, Keller, EMPA 2007)

… “Standard” für viele “Hinterhofbetriebe”


Ist das* gutes WEEE-Recycling ?- es hängt davon ab, wie‘s weitergeht bzw. was dort genau passiert

*Google Treffer „Elektronik Recycling“


Recyclingkette – der Systemansatz entscheidet

Logistik10,000’s

Aufberei-tung

1000‘s

100‘s

Beispiel Recycling von Technologiemetallen

aus Leiterplatten

3

Anzahl der Akteurein Europa

Demontage

Gesamtwirkungsgrad bestimmt durch schwächstes GliedSicherstellen, dass relevante Fraktionen zu High-Te ch Prozessen gelangen

High-Tech Recycling von Technologiemetallen (Metallurgie)

Beispiel: 30% x 90% x 60% x 95% = 15%

Produkte

Komponenten/Fraktionen

Metalle

Inve

stiti

onsb

edar

f

Problem 1: Wie lassen sich Millionen verstreuter Altprodukte in geeignete Recyclingkette einsteuern


Urban Mining: Metallkonzentration im “Abfall” oft höher als in Erzen Bergbau

• ~ 5 g/t Au in Erz• Ähnlich bei PGMs

Urban Mining

• 200 -250 g/t Au in PC Leiterplatten• 300 - 350 g/t Au in Handys• 2000 g/t PGM in Autokat Keramik

Faktor 40& mehr

Low grade, high volume, fixed location High grade, millions of units, global dissemination

Problem 1: Wie Millionen verstreuter Altprodukte in einer “urban mine”von ausreichendem (= wirtschaftlich) Volumen zusammenzuführen?


Dismantling &pre-processing

CollectionSmelting &

refining

:

►

Dismantling &pre-processing

CollectionSmelting &

refining

Problem 2: relevante Produkte/Fraktionen gelangen nicht zu geeigneten Anlagen

a) Geringe Erfassung

b) “Umleitung” gesammelter Produkte � dubiose Exporte �Hinterhof-”Recycling”

�Ambitionierte Sammelziele & neue Geschäftsmodelle erforderlich

�“Tracing & Tracking“, Kontrollen, Akteursverantwortung, Transparenz

►


Glas

GrünglasWeißglasBraunglas

Stahlschrott

+

Leiterplatten Autokats

• ”Poly-Substanz” Material mit Schadstoffen• Komplexe Komponenten als Teil komplexer

Bauteile

Fokus auf „Spurenelemente“, Wert& Prozessqualität

Technologiemetalle erfordern neues Recycling- massenfokussiertes Standardrecycling ungeeignet

Edel- & Sondermetalle PGMs

• “ Mono-Substanz” Material ohne Schadstoffe

• Spurenelemente verbleiben in Legierung/Glas

Fokus auf Durchsatz & Kosten


Quelle: Markus Reuter, Outotec und Antoinette Van Schaik, MARAS (2010)

Recyclingkette – technische Grundlagen - Erfolgsfaktoren Produktdesign & technisch-organisatorische Auslegung

Produktherstellung �� Aufbereitung �� Metallurgie

Problem 3: Wie lassen sich niedrig konzentrierte Technologiemetalle aus komplexenProdukten effizient und emissionsarm recyceln?Metallgewinnung aus thermodynamisch inkompatiblem/schwierigem Materialmix?

� Frühzeitig Recyclingtechnik und Rückholstrategien für Energietechnologien entwickeln


Aufbereitung

Edel- +Sondermetalle

Altprodukte,Schlacken,

etc.

Fe-Metallurgie

Al-Metallurgie

Cu-/Pb-Metallurgie

EM-Recycling

Kunststoff-Recycling

Restabfallzur

Deponierung

Schlacken & andere Reststoffe

Seltene Erdenaus

Magneten

Co-Li (SE)-Recycling aus Li-Ionen/NiMH

Akkus

Indiumaus

LCD screens

„Universelle“ integrierte Hüttenprozesse für Cu, EM

& einige Sondermetalle

Spezialprozesse für bestimmte Komponenten & Sondermetalle

Verschleppung von „Spurenelementen“ vermeiden(75% Goldverlust, wenn PC motherboardnicht vor Shredder entfernt wird)

Großes Optimierungspotential bei Aufbereitung- Aufschluss & Sortierung: Schlüssel für metallurgisches Metallrecycling

Logistik10,000’s

Aufberei-tung

3

Demontage

Multimetall-Recycling mit moderner Metallurgie� erforderlich sind Hi-Tech & Economies of Scale

• Recycling von > 20 Metallen aus E-Schrott, Katalysatoren, Nebenprodukten von NE-Metallhütten, …)Au, Ag, Pt, Pd, Rh, Ru, Ir, Cu, Pb, Ni, Sn, Bi, Se, Te, Sb, As, In (Universalprozess)zusätzlich Co, (Li), Seltene Erden; Ga aus Spezialprozessen

• Wert der Edelmetalle und des Kupfers ermöglicht Mitgewinnung der weiteren Metalle

• Hohe EM-Ausbeuten >> 95 %, hohe Energieeffizienz, minimale Abfallmengen

Umicore‘s integrierte Metallhütte in Hoboken/AntwerpenVerarbeitung 350 000 t/a, weltweite Kundenbasis

ISO 14001 & 9001, OHSAS 18001

Logistik10,000’s

Aufberei-tung

3

Demontage


NiPb

Cu

Au Ir

Ru

RhPt

Sb

As

Sn

Te

BiIn

Ag

SePd

Innovative Cu-, Pb-, Ni- Metallurgie zur Extraktion von Edel- & Sondermetallen

≈1000 t/d

≈70.000 t/a


From: Disney/Pixar www.wall-e.com

Metallrecycling aus komplexen Produkten- Technische* & nicht-technische** Herausforderungen

*Zugänglichkeit relevanter Komponenten/Materialien- Elektronik & Akkus in Autos, SE-Magneten in Elektromotoren, …- � „Design for Disassembly“, Aufbereitungstechnik, „Prä-Shredder“-Verfahren

*Thermodynamische Grenzen & schwierige Metallkombinationenbei „Spurenelementen“

- Tantal, Seltene Erden, Gallium/Germanium, Lithium, …- „Design for Recycling/Disassembly,“ metallurgische (Grundlagen)forschung

**Probleme bei der Kreislaufführung von Konsumgütern- Elektronik, Autos, Batterien, Leuchtmittel, …- Bessere Sammlung, Verfolgung von Stoffströmen, Transparenz,

Prozesszertifizierung, wirtschaftliche Anreize

Komplexe Produkte erfordern systemische Optimierung & interdisziplinäre Ansätze (Produktentwicklung, Aufbereitungstechnik, Metallurgie, Wirtschafts- & Sozialwissenschaften)





� Fazit- Recyclinganforderungen- Materialbereitstellung für Energiewende


Metallurgie

Aufbereitung

Kosten &Erlöse

Erfassung& Logistik

Produktdesign &Geschäftsmodell

Konsumenten-verhalten

Materialperspektive

Produktperspektive

Recycling Erfolgsfaktoren

Recyclingvoraussetzungen

1. Technische Recyclierbarkeitals Grundvoraussetzung

2. Zugänglichkeit des relevanten Bauteils

3. Wirtschaftlichkeitintrinsisch oder extern geschaffen

4. SammelerfolgGeschäftsmodelle, Gesetze, Infrastruktur

5. Einsteuerung & Verbleib in Kette

6. Technisch-organisatorische Auslegung der Kette

7. Ausreichende Recyclingkapazitäten


Hohe Produkt- & Metallverluste entlang der Kette- qualitativ (Europa), Unterschiede nach Produkten, Metallen, Regionen

Altprodukte

Enthaltene M

etalle

offiziell

inoffiziell

Ohne (Hausmüll, Verbrennung,

„Schublade“)

Sammlung, Logistik,(Inkl. Produktsortierung)

Aufbereitung (mechanisch-manuell)

Metallrückgewinnung(metallurgisch-chemisch)

hohe Qualität

schlechte Qualität

hohe Qualität

Verluste

� Produkte � � Komponenten/Fraktionen � � Metalle �

Illegale & dubiose Exporte

Verluste

schlechte Qualität

Recycling-P

otenzial

100%


Kreislaufdefizite und deren Folgen

� Fehlende Transparenz über tatsächliche Produkt- & Stoffströme entlang der Kette � falsche Kanäle & Leckagen, illegale & dubiose Exporte

� Teilweise unzureichende Qualität der Recyclingverfahren & -ketten

� Unzureichende Kontrollen, fehlende gesetzliche Leitplanken

� Unzureichende ökonomische Anreize / Wettbewerbsverzerrungen� Preisdruck & fehlende Standards behindern gutes Recycling

�erheblicher Teil des Sekundärrohstoff-Potenzials bleibt ungenutzt

�unnötige Freisetzung von Schadstoffen

�Ökonomisches Potenzial wird nicht ausgeschöpft (Wertschöpfung, Jobs)

�Seriöse Recyclingakteure leiden unter „free-ridern“

�Imageschaden für Hersteller, Handel & Kommunen

�Verunsicherung der Verbraucher


� Sichere Kanalisierung in hochwertige* Prozessketten bis zum Letztverwerter

� Fairer Wettbewerb, kein „Ökodumping“ durch minderwertige Prozesse

� Differenzierungsmöglichkeiten für seriöse & gute Recycler (auf allen Stufen!)

� Kopplung mit Produzentenverantwortung (EPR) zur Kostendeckung

� Reale Stoffströme & Recyclingeffizienz sind bekannt & dokumentiert

� Sicherheit für Hersteller, Kommunen, Verbraucher

Ziel: Transparente Stoffströme & hochwertiges Recycling � Zertifizierung der Recyclingprozesse bis zum Endverwerter

�

�

* Berücksichtigt technische Performance, Umwelt- & Sozialstandards


Fazit

Die nachhaltige Sicherstellung der Versorgung mit strategischen Metallen für die Energiewende ist eine komplexe Herausforderung.Zwei wesentliche Aspekte:

� Vergesellschaftung von strategischen Metallen („Koppelproduktion“)

� Energiebedarf & CO2 Rucksack der Metallbereitstellung

Grundvoraussetzungen zur Lösung:

1. Systemisches Verständnis & Optimierung

2. Ineffizienzen auf allen Ebenen „beseitigen“

3. Kreislaufwirtschaft


Handlungsoptionen bei Angebot & Nachfrage

1 Nachfrage optimieren• Materialeffizienz steigern (Dematerialisierung)- mit weniger Metall gleiche/bessere Funktion- Energienachfrage verringern „Negawatt“ (Wärmedämmung, LEDs/OLEDs …)

• Substitution kritischer Metalle durch unkritische- alternative Materialien (AZO statt ITO)- alternative Systeme/Produkte (PV: Cd/Te → CIGS → Si → org.PV; E-Mobil: Akku → Brennstoffzelle)

• Funktionserfüllung substituieren (ÖPNV statt Stadt-E-Mobil)• Nachfrage in Konkurrenzanwendungen einschränken (Pt aus Schmuck in BZ)

Produkt-Lebensende

ProduktHerstellung

Nutzung

Metalle, Legierungen& Verbindungen

Neu Schrotte

Rohstoffproduktion

RecyclingAus

Reststoffen(sekundär)

Aus Erzen &

Konzentraten(primär)

Geogene Rohstoffe

Reuse

2 Angebot erhöhen• Primärproduktion (Bergbau)- Neue Lagertätten, Bergwerke, Hüttenbetriebe- alte Halden, Tailings …abbauen- Ausbeute in Primärkette steigern (Fokus vergesellschaftete Metalle), Energieeffizienz

• Sekundärproduktion (Recycling)- umfassendes Recycling von Produktionsrückständem- Dissipation vermeiden- vollständige Erfassung der Altprodukte- qualitative hochwertiges Recycling (Ausbeuteerhöhung, Energieeffizienz- Aufarbeitung von Recyclingrückständen (Schlacken, Fluff, etc.)

Komplementäre, nicht konkurrierende Ansätze.

Interdependenzen berücksichtigen


Großes Potential bei Technologiemetallen (Fokus Koppelproduktion)

Wenn Effizienzpuffer gehoben ist greifen fundamentale Nachfrage-Angebots-Zusammenhänge

Effizienz-verbesserung

(Koppelprodukte)von < 5% auf

>> 50%(Faktor 10 und

mehr)

Optimalzustand

morgen ???

heute

Source: Hagelüken/Meskers (2010), in: Linkages of sustainability,


zur Vertiefung: Hagelüken, C., C.E.M. Meskers: Complex lifecycles of precious and special metals, in: Graedel, T. , E. van der Voet (eds): Linkages of Sustainability. Strüngmann Forum Report, vol. 4. Cambridge, MA: MIT Press, 2010

Kontakt: [email protected]

Das war‘s! � Fragen & Diskussion

www.umicore.de


Hebel zur Anpassung der Angebotslücke und Abschätzung der Erreichbarkeit

Quelle: Umicore interne Abschätzung, 2011

Dünnschicht-PV

Angebotslücke 2020 [t]

Effizienz Primärkette

Recyclinganteil an Versorgung (v.a.

Produktionsabfall)

Substitution in anderen Anwendungen


Minin

g

Inevitable Loss

Inevitable Loss

Inevitable Loss

Static System

Minin

g

Inevitable Loss

Inevitable Loss

Inevitable Loss

Static System

Dynamic System

Minin

g

Inevitable Loss

Inevitable Loss

Year 0

Year 1

Year 2

Year 3

(0)

(1)

(2)

(3)

Dynamic System

Minin

g

Inevitable Loss

Inevitable Loss

Year 0

Year 1

Year 2

Year 3

(0)

(1)

(2)

(3)

Static System

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Time

Rec

yclin

g

Mining

Recycling

Mining

Recycling

Recycling – no silver bullet but crucial complement to mining

Static perspective Dynamic perspective

Static:• 100% recycling impossible, (small)

circuit losses inevitable even in optimal systems

Dynamic:• Product lifetime to be bridged

until EoL-products become available for recycling

• Enable market growth


EU-Rohstoffinitiative identifiziert 14 kritische Rohstoffe für Europa

Quelle: DEFINING CRITICAL RAW MATERIALS FOR THE EU: A Report from the Raw Materials Supply Group ad hoc working group defining critical raw materials; July 30, 2010

* Abhängig von: Kombination aus Konzentration Primärproduktion (HHI), World Bank “ww governance indicator” , Substitutionspotenzial, derzeitigen Recyclingraten

*

Kritische Metalle (EU):Be, Co, Ga, Ge, In, Mg, Nb, PGM, REE, Sb, Ta, W, Flußspat, Graphit

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