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Zukunftstechnologien und Ressourcen – Seltene Erden als Stolperstein?

21.12.2011
Der starke Aufwärtstrend für Zukunftstechnologien im Bereich Energiewirtschaft oder Mobilität wird die Nachfrage nach speziellen Rohstoffen entsprechend steigern.

Insbesondere bei Seltenen Erden ist bis zum Jahr 2030 ein überproportionaler Bedarf denkbar. Daher gilt es alternative Technologiekonzepte zu entwickeln, die ohne diese wertvollen Rohstoffe auskommen beziehungsweise effiziente Lösungen für deren Recycling zu finden.

Dies sind zentrale Ergebnisse eines Forschungsprojektes zu ressourcenpolitischen Aspekten der Elektromobilität, welches das Öko-Institut in Zusammenarbeit mit der Daimler AG, Umicore und der TU Clausthal im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) durchgeführt hat.

Die Projektpartner identifizierten zunächst 12 Metalle, die besonders wichtig für die Herstellung von Elektroautos sind. Diese sind Kupfer für alle Komponenten, Seltene Erden wie Neodym, Praseodym, Dysprosium und Terbium für die Elektromotoren sowie Indium, Gallium, Germanium, Gold, Silber, Platin und Palladium für die übrigen Komponenten wie Leistungselektronik. Das Projektteam bemaß anschließend den möglichen zukünftigen Bedarf durch die Elektromobilität an den prioritären Metallen.

„Wir sehen für eine Reihe der untersuchten Metalle einen zum Teil stark steigenden Bedarf bis zum Jahr 2030. Einer der Gründe dafür ist die Elektromobilität, wenn deren Marktdurchdringung so verläuft, wie sie in globalen Strategien skizziert oder innerhalb der Nationalen Plattform Elektromobilität angedacht wird“, erläutert Dr. Matthias Buchert, Projektleiter am Öko-Institut die Ergebnisse der Szenarienanalysen. „Am markantesten zeigte sich der Anstieg bei Dysprosium.“

Dem knappen Angebot an Dysprosium, welches heute vorwiegend in China produziert wird, steht ein stetig wachsender Bedarf gegenüber: Zum einen für die Elektromobilität zum anderen aber vor allem in Anwendungsbereichen wie etwa der Herstellung von Neodym-Eisen-Bor-Magneten, die für die stark wachsende Produktion von Windkraftanlagen benötigt werden. Die Ergebnisse zeigen weitere, klare Tendenzen: Im Vergleich zur gesamten Primärproduktion der Metalle im Ausgangsjahr 2010 fielen vor allem die Seltenen Erden wie Neodym, Praseodym und Terbium sowie Gallium als besonders relevant auf. So kommt Gallium neben der Elektromobilität auch in der Photovoltaik oder in LEDs zum Einsatz.

Lösungen heute angehen

Um mittel- und langfristig Versorgungsengpässe einzudämmen, nennt das Öko-Institut zwei wesentliche Strategien: Zum einen müssen Ressourcen effizienter eingesetzt werden und wo möglich durch andere Technologien ersetzt werden. Zum anderen müssen jetzt Recyclingstrategien für Seltene Erden und andere kritische Metallen entwickelt und zur Marktreife gebracht werden, um auf lange Frist Verknappungen zu vermeiden.

„Die Rückgewinnung wichtiger Edelmetalle zum Beispiel aus den Katalysatoren von Altautos kann bereits heute die Nachfrage und die Umwelt deutlich entlasten“, so Buchert weiter. „Gerade die im vergangenen Jahr stark angestiegenen Preise auf den Weltmärkten für Seltene Erden zeigen die Potenziale für ein neues Herangehen an das Bewahren der Rohstoffe, die uns nicht unendlich zur Verfügung stehen.“

Darüber hinaus müssen neue Lagerstätten vor allem von Seltenen Erden erkundet und erschlossen werden, um kritische Situationen wie durch eine nahezu aus-schließliche Förderung in einem Land zu vermeiden. Ein umweltverträglicherer Bergbau, Recycling, Substitution sowie die effiziente Förderung und der Einsatz von kritischen Metallen wird eine permanente Aufgabe für den Forschungs- und Technologiestandort Deutschland sein“, fasst Prof. Dr. Daniel Goldmann zusammen. „Nur so können wir die „ökologischen Früchte“, die mit der Verbreitung der Elektromobilität angestrebt werden, tatsächlich ernten“.

Informationen zur Forschungsmethodik

Für die Berechnung in verschiedenen Szenarien – Innovationsszenario, Recyclingszenario, Substitutionsszenario – setzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf den globalen Marktszenarien von McKinsey 2009 für die Entwicklung der Elektromobilität auf. Diese wurden verknüpft mit differenzierten Mengendaten der prioritären Metalle zu den wesentlichen Komponenten der unterschiedlichen Antriebstypen (Hybrid-, Plug-In-, Range-Extender-, Batterieelektrisches-, Brennstoffzellen-Fahrzeug) der Elektromobilität. Das Projektteam diskutierte die ausgewerteten Daten für den spezifischen Rohstoffbedarf der jeweiligen Komponenten mit externen Experten in Fach-Workshops.

Weitere Informationen:

Studie „Ressourceneffizienz und ressourcenpolitische Aspekte des Systems Elektromobilität“, erstellt im Rahmen des vom Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) geförderten Projektes „OPTUM: Optimierung der Umweltentlastungspotenziale von Elektrofahrzeugen“

http://admin-www.oeko.de/files/publikationen/forschungsberichte/studien/applicat...

Präsentation „Ressourceneffizienz und ressourcenpolitische Aspekte des Systems Elektromobilität“ mit den ausgewählten Ergebnissen der Studie des Öko-Instituts http://admin-www.oeko.de/files/publikationen/application/mspowerpoint/optum_ress...

Broschüre „Autos unter Strom“ des Öko-Instituts, erstellt im Rahmen des Projektes OPTUM http://www.oeko.de/oekodoc/1283/2011-413-de.pdf3

Ansprechpartner am Öko-Institut:
Dr. Matthias Buchert
Leiter des Institutsbereichs Infrastruktur & Unternehmen
Öko-Institut e.V., Büro Darmstadt
Telefon: +49 6151 8191-47
E-Mail: m.buchert(at)oeko.de
Ansprechpartner an der Technische Universität Clausthal:
Prof. Dr. Daniel Goldmann
TU Clausthal, Institut für Aufbereitung, Deponietechnik und Geomechanik
Telefon: +49 5323 72-2735
E-Mail: goldmann(at)aufbereitung.tu-clausthal.de
Ansprechpartner bei Umicore:
Frank Treffer
Umicore AG & Co. KG, Battery Recycling
Telefon: +49 6181 59-4889
E-Mail: frank.treffer(at)eu.umicore.com
Ansprechpartner bei der Daimler AG:
Matthias Brock
Daimler AG
Technologie- und Umweltkommunikation
Tel. +49 711 17-91404
Sandra Hahn
Daimler AG
Technologie- und Umweltkommunikation
Tel. +49 711 17-95158
Das Öko-Institut ist eines der europaweit führenden, unabhängigen Forschungs- und Beratungsinstitute für eine nachhaltige Zukunft. Seit der Gründung im Jahr 1977 erarbeitet das Institut Grundlagen und Strategien, wie die Vision einer nachhaltigen Entwicklung global, national und lokal umgesetzt werden kann. Das Institut ist an den Standorten Freiburg, Darmstadt und Berlin vertreten.

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