Rohstoffe besser nutzen

Doch Rohstoffe sind endlich, und ihre Nutzung geht mit erheblichen Umweltbeeinträchtigungen einher. Ein sorgsamer Umgang mit den wertvollen Bodenschätzen und eine fundierte Abschätzung des zukünftigen Bedarfs helfen, die natürlichen Ressourcen möglichst lange zu erhalten.

Das Fraunhofer ISI deckt mit zahlreichen Studien im Bereich Ressourcen die komplette Wertschöpfungskette ab – von der Bedarfsabschätzung über eine effiziente Produktion bis hin zum Recycling. Ausgewählte Ergebnisse werden vom 8. bis 12. April 2013 auf der Hannover Messe präsentiert (Halle 2, Stand D18).

Grundlage der Arbeiten des Fraunhofer ISI im Bereich Rohstoffversorgung und Ressourceneffizienz sind die Identifikation und Verfolgung relevanter Stoffströme. Ein wesentlicher Untersuchungsansatz ist die dynamische Stoffflussmodellierung, die die Stoffströme eines Metalls von der Mine über die Aufbereitung, Metallverarbeitung, Halbzeug- und Endproduktherstellung bis hin zur Nutzung, Verschrottung und zum Recycling berücksichtigt. Dies geschieht rückblickend und vorausschauend über Zeitspannen von mehreren Jahrzehnten, womit die Ergebnisse eine umfassende Informationsquelle sind, um ungenutzte Effizienzpotenziale zu finden. Die Methodik wird auf kleinvolumige ebenso wie auf großvolumige Massenrohstoffe wie Kupfer, Aluminium, Stahl und mineralische Baustoffe angewendet.

Mit dynamischen Stoffstrommodellen lassen sich Aussagen über zu erwartende Schrottmengen und -qualitäten, die Effektivität der Altmetallsammlung und -wiedergewinnung, die Reichweiten der bekannten Reserven sowie über die Auswirkungen der Einführung neuer Technologien auf den zukünftigen Rohstoffbedarf und das Recycling treffen. Diese Untersuchungen nimmt das Fraunhofer ISI sowohl auf globaler als auch auf nationaler und regionaler Ebene ebenso wie für einzelne Unternehmen vor.

Technologischer Wandel und Rohstoffbedarf
Heutige und zukünftige Technologien wie Elektroautos, Flachbildschirme, Solar- und Windenergieanlagen benötigen oft bestimmte Kombinationen aus zahlreichen seltenen Materialien. Antworten auf die Frage, welche Rohstoffe in welcher Menge nötig sind, um die Produkte von morgen herstellen zu können, liefern Studien des Fraunhofer ISI: Beispielsweise untersuchte es die zu erwartenden Rohstoffbedarfe für eine breite Einführung von Elektroautos, grüne Energietechnologien und weitere Zukunftstechnologien. Im Fokus stehen dabei unter anderem die Rohstoffe Lithium, Kupfer und Dysprosium.

„Kritische“ Rohstoffe im Blick

„Kritische“ Rohstoffe sind Bodenschätze, die besonders wichtig für die heimische Industrie sind und bei denen gleichzeitig ein hohes Versorgungsrisiko besteht, etwa weil sie nur in geringen Mengen vorhanden sind und/oder vorwiegend in politisch instabilen Regionen vorkommen. Die für Einzelbetriebe, Bundesländer, Nationalstaaten und Staatengemeinschaften unterschiedlich ausgeprägten Versorgungsrisiken hat das Fraunhofer ISI in mehreren Projekten untersucht. Die Ergebnisse fließen nach und nach in einen dynamischen Modellierungsansatz ein, der vor allem auf technologischen und marktwirtschaftlichen Faktoren basiert und die Grundlage dafür bildet, Unternehmen zu Verfügbarkeitsrisiken, zum Beispiel im Kontext neuer Produktentwicklungen, zu beraten.

Recycling ausgedienter Elektromotoren
Rohstoffe sollten nicht nur effizient eingesetzt, sondern auch soweit möglich zurückgewonnen werden. Um keine Versorgungslücke beim Ausbau der Elektromobilität entstehen zu lassen, sollten beispielsweise Antriebsmotoren recycelt werden. Im Projekt MORE (Motor Recycling), das unter Federführung der Siemens AG vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, wird daran geforscht. Kooperationspartner des Fraunhofer ISI sind die Firmen Umicore AG & Co. KG, die Daimler AG und die Vakuumschmelze GmbH & Co. KG sowie das Ökoinstitut e.V., die Universität Erlangen-Nürnberg und die TU Clausthal. Das Fraunhofer ISI analysiert das Angebot, die Nachfrage und die Stoffströme der Seltenerdmetalle Neodym und Dysprosium, die in Magneten für Elektro- und Hybridfahrzeuge eingesetzt werden. Damit verbessert das Fraunhofer ISI die Kenntnis der künftigen Versorgungslage dieser Metalle und die Einschätzung der Sicherheit der globalen Rohstoffzugänge. Von den Ergebnissen hängen die notwendigen nationalen Anstrengungen ab, um eine Kreislaufführung und Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen aufzubauen.

Ressourceneffizienzpotenziale durch neue Technologien

Mit großvolumigen Rohstoffen in rohstoffintensiven Branchen haben sich die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler beispielsweise im Projekt „Innovative Technologien für Ressourceneffizienz – rohstoffintensive Produktionsprozesse“ (r²) beschäftigt. Das Fraunhofer ISI hat analysiert, welchen Beitrag die in diesem Förderschwerpunkt entwickelten Technologien zur Steigerung der Ressourceneffizienz leisten: Würden alle in r² entwickelten Lösungen deutschlandweit umgesetzt, könnte ein Anstieg der Rohstoffproduktivität um etwa fünf Prozentpunkte erreicht werden. Zur Realisierung dieser Ressourceneffizienzpotenziale sind zunächst Investitionen notwendig, die sich aber auszahlen, weil die Produktivitätssteigerung Erträge in Höhe der eingesparten Ressourcen ermöglichen.

Kontakt:
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Das Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI analysiert Entstehung und Auswirkungen von Innovationen. Wir erforschen die kurz- und langfristigen Entwicklungen von Innovationsprozessen und die gesellschaftlichen Auswirkungen neuer Technologien und Dienstleistungen. Auf dieser Grundlage stellen wir unseren Auftraggebern aus Wirtschaft, Politik und Wissenschaft Handlungsempfehlungen und Perspektiven für wichtige Entscheidungen zur Verfügung. Unsere Expertise liegt in der breiten wissenschaftlichen Kompetenz sowie einem interdisziplinären und systemischen Forschungsansatz.