Stoffströme in Deutschland 2013 .1 Überblick .1 Überblick

Die nachfolgenden beiden Sankey-Diagramme geben einen Überblick über die Sekundärstoffströme von Platin und Palladium. Die Stoffströme beziehen sich auf die Verwertung von in Deutschland angefallenen Produktions- und Post-Consumer-Abfällen. Die Sammlung und überwiegend auch die Aufbereitung finden in Deutschland statt. Die Raffination findet größtenteils im deutschen und europäischen Raum in größeren und kleineren Anlagen statt. Häufig findet sie gemeinsam mit anderen Edelmetallen statt.

Nach den Überblicksgraphiken werden die Stoffströme im Bereich der Autokatalysatoren, Industriekataly-satoren, Glasindustrie, Elektronik, Dentaltechnik, Schmuck, Investments sowie der sonstigen industriellen Anwendungen in separaten Unterkapiteln näher erläutert. Anschließend folgen die zusammenfassende Darstellung der Verwertungswege und die Ermittlung des DIERec und DERec und der KEA-Salden.

189 Abbildung 5-36: Platin-Stoffströme in der Verwertung in Deutschland im Jahr 2013

Quelle: eigene Darstellung der Ergebnisse

190 Abbildung 5-37: Palladium-Stoffströme in der Verwertung in Deutschland im Jahr 2013

Quelle: eigene Darstellung der Ergebnisse

Die nachfolgende Tabelle fasst die abgeschätzten Sekundärrohstoffmengen zusammen, die 2013 bei der Verwertung der in Deutschland anfallenden Abfälle rückgewonnen wurden. Hinsichtlich des Abfallur-sprungs dominieren die Post-Consumer-Abfälle mit einem Anteil von 82 % bzw. 96 % für Platin bzw. Palla-dium.

Tabelle 5-93: Erzeugte Sekundärrohstoffe aus in Deutschland anfallenden Post-Consumer- und Pro-duktionsabfällen, 2013

Sekundärstoffstrom Erzeugte Sekundärstoff-rohstoffe

Anteil Post-Consumer- Abfälle

Anteil Produktions-abfälle

Platin 7.478 82 % 18 %

Palladium 7.549 96 % 4 %

5.9.2.2 Autokatalysatoren

Die zwei wesentlichen Quellen für Autokatalysatoren sind die Verwertung von Altautos und defekte Aus-tauschkatalysatoren. Der Austausch der defekten Autokatalysatoren fällt häufig im Zusammenhang mit der Abgasuntersuchung an.

191 Die Verwertungskette für Altautokatalysatoren besteht aus mehreren Akteuren: Autoverwerter, Einsamm-ler, Entmantler und Refiner (Rückgewinnung der PGM). Tabelle 5-94 enthält die Beschreibung der Haupt-aufgaben jedes Akteurs und die wichtigsten Verluste, die in jedem Prozessschnitt entstehenden:

Tabelle 5-94: Verwertungskette von Altautos

Akteur Aufgabe Verluste

Autoverwerter Ausbau, Sammlung und Lagerung des Katalysators

Als Ersatzteil weiterverkauft

Kein Ausbau aus dem Altauto seitens des Schredderbe-triebs

falsche Sortierung (z.B. Einstufung als Metallschrott) Einsammler Umladung, Transport,

Zwi-schenlager des Katalysators

Keramikstücke oder Staub, die aus dem Konvertergehäuse herausfallen

Entmantler Zerlegung und Transport des Katalysators

Keine Installation von Staubabzügen, die den gesammel-ten Staub dem PGM-Recycling zuführen

Verbleibung der Staubrückstände im Kat-Gehäuse und nachfolgende Verwertung als Eisen-Schrott

Quelle: eigene Abschätzungen nach Hagelüken et al. 2005

Abbildung 5-38 zeigt den Verbleib der in Deutschland endgültig stillgelegten Pkw und leichten Nutzfahrzeu-gen im Jahr 2013 (Pkw mit bis 8 Sitzen und Nutzfahrzeuge bis 3,5 t). Gemäß den Daten des BMUB((b) 2014) verbleiben nur 17 % der endgültig stillgelegten Fahrzeuge (Altfahrzeuge und Gebrauchtwagen) im Jahr 2013 in Deutschland. Ein Großteil der Fahrzeuge wird exportiert, ein weiterer großer Anteil fällt unter

„Sonstiges“ (d. h. statistisch nicht erfasste Exporte, Diebstahl, Nutzung auf nicht-öffentlichem Gelände). Die Zahlen zum Verbleib der Pkws und Lkws und ihren Exporten und Gruppe „Sonstiges“ stammen aus

BMUB((b) 2014). Wenn die legal und illegal exportierten Fahrzeuge bzw. Katalysatoren das Ende ihres Le-benszyklus erreichen, ist davon auszugehen, dass aufgrund des hohen monetären Werts ein Teil dieser Katalysatoren in europäischen Edelmetallraffinerien recycelt werden. Das hierbei gewonnene Platin und Palladium ist in der vorliegenden Stoffstrombilanz nicht enthalten.

Abbildung 5-38: Verbleib der in Deutschland endgültig stillgelegten Fahrzeuge [Anzahl in Mio.], 2013

Quelle: BMUB(b) 2014

192 Gemäß Hagelüken et al. (2005) sollten bis 2010 annähernd 100 % des Fahrzeugbestands Kat-Fahrzeuge gewesen sein. Deswegen wird in der Studie davon ausgegangen, dass alle angefallenen Altfahrzeuge mit einem Katalysator ausgestattet sind. Lkw sind nicht in der Altfahrzeugstatistik enthalten, sind aber auf Grund ihrer geringen Anzahl vernachlässigbar.

Neben den Autokatalysatoren aus Altfahrzeugen sind die Austauschkatalysatoren die zweite wichtige Quel-le für das PGM-Recycling. Gemäß BASt (2001) haben im Jahr 2000 1 bis 2 % der Fahrzeuge aufgrund von Katalysatordefekten die Abgasuntersuchungen nicht bestanden. Unter Berücksichtigung der gesetzlich er-forderlichen Häufigkeit von Abgasuntersuchungen (2 oder 3 Jahre im Fall von Neufahrzeuge) und der Be-standszahlen von Pkws schätzte Hagelüken et al. (2005) eine Anzahl von jährlich 300.000-350.000 Aus-tauschkatalysatoren in 2002. Da die Fahrzeugflotte in Deutschland zwischen 2002 und 2013 um ca. 2 % angewachsen ist, wird im Rahmen dieser Studie davon ausgegangen, dass die Nachfrage nach Austauschka-talysatoren 2013 auf dem Niveau von 2002 geblieben ist. Deshalb wird wie in Hagelüken et al. (2005) von 300.000 Austauschkatalysatoren ausgegangen. Ein Teil dieser Austauschkatalysatoren wird durch ge-brauchte Katalysatoren gedeckt. Deren Anzahl wird auf Basis von Hagelüken et al. (2005) auf rund 60.000 im Jahr 2013 geschätzt. Die verbleibende Menge von 240.000 Austauschautokatalysatoren wird über Ver-tragswerkstätten abgewickelt, die die defekten Katalysatoren über die Kfz-Hersteller ins Recycling geben.

Für die Berechnungen der Platin- und Palladium-Mengen, die aus dem Recyclingsystem in Deutschland anfallen, wurde von dem durchschnittlichen PGM-Gehalt je Pkw-Autoabgaskatalysator von 1,1 g Platin und 2,6 g Palladium Buchert et al. (2015) ausgegangen. Die Abschätzung der Verluste in der Entsorgungskette erfolgte nach Hagelüken et al. (2005).

Die folgenden Abbildungen stellen die PGM-Ströme in der Verwertungskette der Autokatalysatoren aus Altautos und Austauchkatalysatoren für Platin (Abbildung 5-39) und Palladium (Abbildung 5-40) dar.

193 Abbildung 5-39: Platin-Sekundärstoffströme bei Anfall und Verwertung von in Deutschland anfallenden

Autokatalysatoren (Altfahrzeuge und Austauschkatalysatoren) im Jahr 2013

Quelle: eigene Berechnungen nach BMUB(b) 2014, Hagelüken et al. 2005, und Buchert et al. 2015

194 Abbildung 5-40: Palladium-Sekundärstoffströme bei Anfall und Verwertung von in Deutschland

anfallen-den Autokatalysatoren (Altfahrzeuge und Austauschkatalysatoren) im Jahr 2013

Quelle: eigene Berechnungen nach BMUB(b) 2014, Hagelüken et al. 2005, und Buchert et al. 2015 5.9.2.3 Industriekatalysatoren

Das Recycling von edelmetallhaltigen Industriekatalysatoren findet auf einem sehr hohen Niveau statt. Die Gründe dafür sind die überschaubare Anzahl der Prozesse und Akteure sowie der bekannten Werthaltigkeit der Katalysatoren, sodass sich über viele Jahre die direkten und vertraglich geregelten Akteurskooperatio-nen zwischen den Herstellern der Edelmetallkatalysatoren, den Betreibern (hier Raffinerien) und den Scheideanstalten zur Edelmetallrückgewinnung sowie den technisch ausgereiften Rückgewinnungsverfah-ren mit hohen Edelmetallausbauten entwickeln konnten Hagelüken et al. (2005).

Gemäß Hagelüken et al. (2005) liegen die Recyclingquoten³⁵ für das eingesetzte Platin und Palladium über den gesamten Lebenszyklus von Industriekatalysatoren in Deutschland bei durchschnittlich 65 %³⁶ und 92

35 Hagelüken et al. (2005) definiert als (statische) Recyclingquote das Verhältnis von aktueller Recyclingmenge und Brutto-einsatz (Primär- und SekundärBrutto-einsatz) zu einem definierten Zeitpunkt. Es wird nicht der Einfluss der Produktlebensdau-er bProduktlebensdau-erücksichtigt.

195

%. Die nachfolgende Tabelle 5-95 zeigt die Recyclingquoten differenziert nach Art der Katalysatoren. Weit-gehend optimiert ist das PGM-Recycling aus Raffineriekatalysatoren, Pulverkatalysatoren in der Feinche-mie, Fest- und Wirbelbettkatalysatoren in der chemischen Industrie sowie im Bereich der Blausäure- und Salpetersäureherstellung. Das größte Optimierungspotenzial gibt es nach Hagelüken et al. (2005) für Um-weltkatalysatoren (Anwendungsfelder Blockheizkraftwerke und katalytische Nachverbrennung). Hier wer-den nur 10 % wiedergewonnen (aus Unwissenheit der Betreiber gelangen hohe Anteile in das Stahl-schrottrecycling). Außerdem könnte in der Homogenen Katalyse der Rücklauf des verbrauchten Katalysa-tormaterials zur Palladiumrückgewinnung optimiert werden ReStra (2015), um die Recyclingquote für Pal-ladium auf bis zu 95 % zu steigern (statt 50 % in 2002) Hagelüken et al. (2005). Gemäß Hagelüken et al.

(2005) können bei einer Modifizierung von Silanen und Siliconen zu Organosilanen, die für die homogene Katalyse verwendet werden, höhere Platin-Rückgewinnungsraten von bis zu 90 % statt bisher rund 20 % erreicht werden.

Aktuellere Daten zum Industriekatalysatorrecycling liegen nicht vor. Auch im unveröffentlichten Teilbericht von ReStra (2015) wird weitestgehend Bezug auf die Daten von Hagelüken et al. (2005) genommen und es wird nicht von signifikanten Veränderungen der Recyclingquoten von 2002 bis heute berichtet.

Die nachfolgende Tabelle zeigt neben den einzelnen Recyclingquoten für die verschiedenen Katalysatorty-pen auch die Abschätzung der prozentualen Verluste von Sammlung und Sortierung bzw. von Aufbereitung und Rückgewinnung nach Hagelüken et al. (2005):

36 Diese vergleichsweise niedrige Recyclingquote begründet sich vor allem mit der geringen Recyclingrate von Platin bei homogenen Katalysatoren. Die Hauptursache ist, dass bei der Vernetzung von Silikonen der eingesetzte Platinkatalysator vollständig im Produkt verbleibt. Weiterhin ist die jährliche Bruttoeinsatzmenge von Platin für die homogene Katalyse relativ ist (rund 1,5 Tonnen, was ca. 40 % der gesamten Bruttoeinsatzmenge für Industriekatalysatoren entspricht) Ha-gelüken et al. (2005).

196 Tabelle 5-95: Verluste entlang der Entsorgungskette von in Deutschland eingesetzten PGM-haltigen

Industriekatalysatoren

Katalysatorart Recyclingquote Verlust in Sammlung und Sortierung [%]

Verluste in Aufberei-tung und Rückgewin-nung [%]

Raffineriekatalysatoren 97 % Vernachlässigbar 1,5 % (Pt und Pd)

Salpetersäureproduktion 94 % bei Pt 70 % bei Pd

Vernachlässigbar Vernachlässigbar

Blausäureproduktion 90 % Vernachlässigbar Vernachlässigbar

Homogene Katalyse 20 % bei Pt

Pulverkatalysatoren 95 % Vernachlässigbar 2 % (Pt und Pd)

Fest- und Wirbelbettkatalysatoren 90 % Vernachlässigbar 4,5 % (Pt und Pd)

Umweltkatalysatoren ~ 10 % 90 % Vernachlässigbar

Quelle: Hagelüken et al. (2005) und ReStra (2015)

Die durchschnittliche Lebensdauer eines Industriekatalysators beträgt nur rund 4 Monate, so dass davon ausgegangen werden kann, dass die Produktionsabfälle näherungsweise dem PGM-Gesamtverbrauch in Katalysatoren abzüglich der PGM-Verluste während des Katalysatorbetriebs (z.B. in die Abluft oder die Chemieerzeugnisse) betragen. Die Nachfrage nach PGM für Industriekatalysatoren wurde in der Tabelle 5-92 dargestellt. Die Inputmengen in das Recycling betragen 66 % (Platin) bzw. 97,5 % (Palladium) der Nachfragemengen. Die 34 % bzw. 2,5 % sind die Verluste in Produkte. Die Verluste während des Katalysa-torbetriebs und den einzelnen Entsorgungsschritten werden aus Hagelüken et al. (2005) übernommen. Die Recyclingraten aus Tabelle 5-95 lassen sich zusammenfassen zu knapp 1 % Verluste in der Sammlung und knapp 4 % Verluste in der Raffination.

5.9.2.4 Glasindustrie

In der Glasindustrie werden in einigen Hochtemperaturanwendungen Rührer, Auskleidungen und Bleche mit einer Legierung aus 95 % Platin und 5 % Rhodium eingesetzt Hagelüken et al. (2005). Dank direkten Produktrecyclings (Bsp.: Ausbau eines Rührers und der PGM-Rückgewinnung aus Ofenausmauerungen) gibt es in diesem Bereich eine sehr hohe Rückgewinnungsquote von rund 98 % bezogen auf die eingesetzten PGM-Mengen, sodass keine PGM-Recyclingpotenziale in der Glasindustrie brachliegen. Die Verluste bei der Rückgewinnung bei der Raffination liegen unter 1 % (Hagelüken et al. 2005) und betrugen 2013 nur rund 31 kg.

Basierend auf Hagelüken et al. (2005) wird eine Gesamtnachfrage nach Platin seitens der Glasindustrie in Deutschland von 3.135 kg im Jahr 2013 und eine Sekundärplatinproduktion von rund 3.104 kg angenom-men.

5.9.2.5 Elektronik

Aufgrund seiner besonderen Eigenschaften werden die PGM-Metalle in der Elektronikindustrie eingesetzt, beispielsweise wird Palladium als Elektrodenmaterial in Keramikschichtkondensatoren benutzt (ReStra 2015). Obwohl es in den letzten Jahren zur Miniaturisierung der Kondensatoren gekommen ist, wodurch weniger Palladium benötigt wird, wird Palladium weiterhin in relevanten Mengen entweder als Legierung mit Kupfer oder Silber oder als Oberflächenbeschichtung für abriebfeste, elektrisch leitende Oberflächen verwendet (Lucas et al. 2011). Weiterhin hat Platin wegen seines hohen Schmelzpunktes eine große

Bedeu-197 tung im Bereich der Sensorik als Thermoelement (Lucas et al. 2011). Darüber hinaus ist, bedingt durch den Anstieg des Gold- und Silberpreises, die Nachfrage nach Palladium als Substitut für Gold und Silber gestie-gen.

(Wrap 2012) gibt an, dass in einer Tonne Elektroschrott 2,14 g PGM zu finden sind. Die Verteilung dieser 2,14 g PGM auf Platin und Palladium wird über das Verhältnis der Nachfrage im Elektroniksektor berechnet (Hagelüken et al. 2005) (JM 2016). Auf Platin entfallen hierbei 0,23 g und auf Palladium 1,91 g pro Tonne Elektroschrott. 2013 wurden insgesamt 730.162 Tonnen Elektroschrott gesammelt (BMUB(a) 2014). Etwa 4 % hiervon werden exportiert und rund 2 % werden einer weiteren Nutzung zugeführt. Der genaue Verlust an PGM über nicht gesammelten Elektroschrott lässt sich auf Grund der unterschiedlichen Lebensdauern der Geräte nicht berechnen. Statistische Daten zu nicht gesammeltem Elektroschrott liegen nicht vor.

Ein wesentlicher Grund für den Geräteanteil, der keiner Sammlung zugeführt wird, ist v. a. die Entsorgung der Kleingeräte über den Hausmüll. Zusätzlich wird ein Teil der Altgeräte illegal als Gebrauchtgeräte in Nicht-EU-Länder exportiert und dort oftmals unsachgemäß entsorgt (Wittmer et al. 2011).

Die Elektroaltgeräte, die in Deutschland verbleiben, werden erst gesammelt und durchlaufen danach eine manuelle, teilautomatisierte und/oder vollautomatisierte Demontage (ReStra 2015). Bei der manuellen Zerlegung werden die schadstoffhaltigen Komponenten oder auch die wertvollen Bauteile wie z.B. Leiter-platten abgetrennt. Die Altgeräte werden auch teilweise in einem Schredder zerkleinert (mechanische Auf-bereitung). Für die Wiedergewinnung von Kupfer und Edelmetallen aus Elektronik-schrott wird das Sekun-därmaterial in einem Hochofenprozess eingeschmolzen. In Deutschland werden die PGM überwiegend als wertvolle Co-Produkte aus der Sekundärkupferproduktion gewonnen (Buchert et al. 2012).

Je nach Vorbehandlungsverfahren unterscheiden sich die Rückgewinnungsraten von Edelmetallen deutlich.

Nach ReStra (2015) kann die Rückgewinnungsrate in der Aufbereitung von Palladium zwischen 41 % (me-chanische Aufbereitung) und 99 % (vertiefte Zerlegung) liegen. In dieser Studie wird von einer mittleren Zerlegungstiefe ausgegangen, mittels derer 70 % der PGM rückgewonnen und einer Hütte zugeführt wer-den. Gemäß Buchert et al. (2012) werden die Verluste bei der Endbehandlung (Cu-Hütte) mit 5 % angesetzt.

Mit den zuvor dargestellten Annahmen zu Elektroschrott ergibt sich die nachfolgende Abschätzung der Sekundärstoffströme von Platin und Palladium für das Jahr 2013:

198 Abbildung 5-41: Platin-Stoffströme bei der Verwertung von in Deutschland angefallenem Elektroschrott,

2013

Quelle: eigene Berechnungen nach Wrap 2014, JM 2016, Hagelüken et al. 2005 und BMUB(a) 2014

199 Abbildung 5-42: Palladium-Stoffströme bei der Verwertung von in Deutschland angefallenem

Elektroschrott, 2013

Quelle: eigene Berechnungen nach Wrap 2014, JM 2016, Hagelüken et al. 2005 und BMUB(a) 2014 5.9.2.6 Dentaltechnik

In der Dentaltechnik kommt vor allem Palladium als Legierungsbestandteil von Zahnersatz (z. B. Kronen, Brücken) und als Füllungsmaterial zum Einsatz. Gemäß Hagelüken et al. (2005) sind die Recyclingkreisläufe in der Herstellung und Weiterverarbeitung der Dentallegierungen bereits zu einem großen Anteil geschlos-sen. Hingegen gibt es Verbesserungspotentiale bei der Rückgewinnung von Edelmetallen aus dem Schlamm der Amalgamabscheider, die in den Zahnarztpraxen eingesetzt werden, und bei der Rückführung ersetzter Zahnfüllungen sowie ausgetauschten Zahnersätzen (z B. Altkronen und -brücken). Der Grund dafür ist die unterschätzte Bewertung der Alt-Dentallegierungen von vielen Patienten, sodass die Zahnersätze diese nicht dem Recycling zugeführt werden. Dieser Anteil wird auf rund 50 % geschätzt (Hagelüken et al. 2005).

Hagelüken et al. (2005) schätzt die Produktionsabfälle in der Legierungsherstellung, bei den Technikern und den Zahnarztpraxen auf rund 15 % der in der Dentaltechnik eingesetzten PGMs. Als Post-Consumer-Abfälle fallen nach Hagelüken et al. (2005) rund 11 % als Kronen u. ä. an. Für diese Studie werden die gleichen Pro-zentsätze angesetzt. Der angenommene deutsche Gesamtbedarf wird auf 485 kg Platin und 1.750 kg Palla-dium geschätzt (siehe Kapitel 5.9.1).

Im Dokument 34/2019 (Seite 189-200)