Auswirkungen stoffpolitischer Regelungen auf die Metallindustrie am Beispiel von

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Auswirkungen stoffpolitischer Regelungen auf die Metallindustrie am Beispiel von

Kupferlegierungen

Dr. Stefan Priggemeyer Wieland-Werke AG Abteilung EHS und Normung Metalle und REACH – eine Zwischenbilanz

Dortmund 10. November 2014

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 Recycling ist bei Metallen seit vielen Jahrzehnten gelebte Praxis

 Metalle können beliebig oft ohne Qualitätsverlust recycelt werden

 Schrotte sind daher eine wichtige Rohstoffquelle

 Treiber für Recycling ist der Wert des daraus hergestellten Materials

 Im Laufe der Zeit haben sich gut funktionierende Schrottkreisläufe etabliert

 Schrottkreisläufe sind auf die Anforderungen der daraus

hergestellten Werkstoffe abgestimmt

 Stoffpolitische Regelungen, die in die Zusammensetzung der Schrotte

eingreifen, gefährden die etablierten Kreisläufe

Metalle und Recycling

Quelle: Metals for Buildings Alliance

Metalle und REACH – eine Zwischenbilanz, Dortmund 10.11.2014 2

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 Vorschlag Risk Assessment Committee:

 Einstufung von Blei:

 Vorschlag zur Einstufung als reproduktionstoxisch, Kategorie 1A

 H360FD, H362

 Spezifische Konzentrationsgrenze (SCL) von 0,03 Gew.-%

 Einstufung sowohl für Bleipulver als auch für massives Bleimetall

 Einstufung Voraussetzung für weitere stoffliche Regelungen:

 Aufnahme in Kandidatenliste

 Aufnahme in Anhang XIV

 der Einstufungsvorschlag und insbesondere die sehr niedrige SCL für massives Bleimetall betrifft die Metallindustrie massiv:

 Produktion von Sekundär-Aluminium und -Aluminiumlegierungen

 Produktion und Verwendung von Sekundär-Zink und -Zinkoxid

 Batterierecycling

 Nebenprodukte bei der Kupfererzeugung (Schlacken)

 Verwendung und Recycling von Kupfer und Kupferlegierungen

 insb. „Nachgeschaltete Anwender“, wie Halbzeugwerke und Gießereien, betroffen

Aktuelles Beispiel: Einstufungsvorschlag für Blei

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 Blei ist seit Jahrzehnten funktionaler Legierungsbestandteil in Kupferlegierungen

 in Zerspanungswerkstoffen(insb. Zerspanungsmessing)

 in Gusswerkstoffen

 Blei wirkt als Schmiermittel und Spanbrecher

 verbesserte Zerspanbarkeit

 höhere Produktivität

 energieeffiziente und ressourcenschonende Weiterverarbeitung, weniger CO₂-Emissionen

 Gussstücke: Abdichtung von Mikroporositäten

 erhöhte Funktionssicherheit

 seit vielen Jahren Entwicklungsarbeiten zur Reduzierung funktionaler Bleigehalteund zur Entwicklung „bleifreier“

Zerspanungswerkstoffe

 für einige Anwendungen möglich

 derzeit keine Alternativen für die große Bandbreite der Anwendungen und für die großen Mengenbedarfe

 Kupfer und Kupferlegierungen ohne funktionalen Bleigehalt:

 Bleiverunreinigungen aufgrund von Recycling und Schrottvermischungen

 Blei ist ubiquitär in Stoffkreisläufen von Kupfer und Kupferlegierungen enthalten

Warum sind Kupferwerkstoffe betroffen?

Quelle: Wieland-Werke AG

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 CEN-Normen: mehr als 170 Kupferwerkstoffe *

 zusätzlich: international genormte Legierungen (z.B. ISO, ASTM, UNS)

 zusätzlich: nicht genormte Legierungen

 die meisten Cu-Legierungen enthalten Blei

 Blei ist in 137 Legierungen genormt

 als funktionaler Legierungsbestandteil:

 68 Legierungen

 Pb-Gehalte zwischen 0,5 und 4 Gew.-%, teilweise höher

 als Verunreinigung:

 meist Pb  0,1 %, aber auch bis 1%

 die wichtigsten Legierungsgruppen:

 Zerspanungsmessing (Pb-Gehalt bis zu 3,5 Gew.-%)

 Binäres Messing (Pb-Verunreinigungen > 0,03 Gew.-%)

 Gusslegierungen, z.B. Rotguss (Pb z.T. über 3 Gew.-%)

 80 % der Legierungen haben Pb-Gehalte größer 0,03 Gew.-%

 bei einem SCL von 0,03 % müssten diese Legierungen ebenfalls als reprotox. 1A eingestuft werden

Kupferwerkstoffe – ein Überblick

Quelle: Deutsches Kupferinstitut

* Stand 2013

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Die Kupferkreislauf

Mine

Primär- produktion

Sekundär- produktion

Halbzeugwerk / Gießerei

Produktherstellung Nutzungs-

phase Sammeln

und Aufbereiten

komplexe Schrotte verunreinigte Schrotte

qualitativ hochwertige Schrotte

Quelle: Europäisches Kupferinstitut

Direktes Einschmelzen und

Weiterverarbeiten

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

ca. 1.400 kt/a Kupfer in Legierungen

 ca. 32 % des europäischen Kupferbedarfs



im „Urban stock“ ca. 37.000 kt Cu in Legierungen



80 % der Legierungen enthalten Pb in Gehalten größer 0,03 %



die mengenmäßig größte Legierungsgruppe sind Zerspanungsmessinge

 Produktionsmenge:

800 – 1.000 kt/a

 bis zu 3,5 % Pb



Schrottanteil je nach Legierungen:

70 - 100 %



die Schrottzusammensetzung bestimmt die Zusammensetzung des Produkts



für Halbzeugwerke/Gießereien technisch nicht möglich, Blei oder andere Legierungsbestandteile selektiv aus Schrotten zu entfernen

Volumenströme in Europa

Quelle: Europäisches Kupferinstitut

(Glosser et al., Environ. Sci. Technol. 2013)

Die Angaben beziehen sich auf den Kupferanteil im Werkstoff Bezugsjahr: 2010

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Bevorzugter Prozess im Hinblick auf :

• Kosten

• Energieeffizienz

• Ressourceneffizienz

• CO₂Emissionen

 Einstufung von Blei und insbesondere die SCL haben unmittelbare

Auswirkungen auf die Verwendbarkeit von qualitativ hochwertigen Schrotten

 „bleifreie“ Kupferlegierungen werden heute primär über die Anforderungen in der RoHS- und der Altauto-Richtlinie definiert: Pb  0,1 %

 künftig wäre für „bleifrei“ Reduzierung von Bleiverunreinigungen auf ≤ 0,03 % erforderlich

 erheblicher Substitutionsdruck auf

Werkstoffe mit funktionalen Bleigehalten im Falle eines sich an die Einstufung anschließenden Autorisierungsprozesses

Stoffrechtliche Regelungen zu Blei – Zielkonflikte (I)

• zusätzliche

Umweltauswirkungen

• zusätzliche Kosten

• deutlich mehr Energie

• mehr Ressourcen

• Wertverlust Schrott

X

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Bevorzugter Prozess im Hinblick auf :

• Kosten

• Energieeffizienz

• Ressourceneffizienz

• CO₂Emissionen

 Konsequenzen

 direktes Einschmelzen nur noch eingeschränktmöglich

 Schrottanteilim Legierungen sinkt deutlich

 erhebliche Mehrmengen an Neumetallen erforderlich ( Primärproduktion)

 anderer Recyclingweg für Schrotte erforderlich

 Recyceln des Kupfers aus Legierungen über Sekundärkupferproduktion

 Legierungsbestandteile gehen verloren

 Wertverlustfür qualitativ hochwertige Schrotte

 z.B. für Zerspanungsmessing bis zu 1.000 €/t

 aufwändigere Sammlungen und Aufbereitungen von Schrotten noch lohnend?

 höherer Export von qualitativ hochwertigen Schrotten

 Nutzbarmachungdes „Urban stocks“ für Kupferlegierungen gefährdet

 Zielkonflikt mit Ressourcen- und Energieeffizienzpolitik

Stoffrechtliche Regelungen zu Blei – Zielkonflikte (II)

• zusätzliche

Umweltauswirkungen

• zusätzliche Kosten

• deutlich mehr Energie

• mehr Ressourcen

• Wertverlust Schrott

X

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

Kupfer und Kupferlegierungen kommen in praktisch allen industriellen Anwendungen und Bereichen modernen Lebens zum Einsatz



Risiken aus der Anwendung von

Kupferwerkstoffen mit funktionalen Bleigehalten sind weitgehend identifiziert und geregelt



Beispiel: Verwendung von metallenen Werkstoffen in Kontakt mit Trinkwasser

 Projekt des UBAs in Zusammenarbeit mit der Industrie

 Entwicklung von CEN-Normen zur sachgerechten Prüfung von Werkstoffen unter Modellierung von Verbrauchsgewohnheiten

 Prüfung aller verwendeten Werkstofffamilien

 Kriterium: halber Grenzwert aus Trinkwasser-VO:

5 µg/L Pb

 Ergebnis: je nach Verwendung sind in Messing Bleigehalte von 2,2 bzw. 3,5 % sicher



nur eine Berücksichtigung der tatsächlichen

Bleiabgabe in der jeweiligen Verwendung führt zu einer sachgerechten und fairen Bewertung des Werkstoffes

Anwendung von Kupferlegierungen

Major Uses of Copper:

Usage by End Use Sector, 2013

Quelle: International Copper Study Group, The World Copper Fact Book 2014

Die Angaben beziehen sich auf den Kupferanteil im Werkstoff

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Übersicht über Bleibeschränkungen in Produkten

Produkt / Anwendung Regulierung

Elektro- und

Elektronikprodukte RoHS-RL

 Pb max. 0,1 %, Kupferlegierungen bis 4 % ausgenommen

Autos Altauto-RL 

Pb max. 0,1 %, Kupferlegierungen bis 4 % ausgenommen

Trinkwasserinstallation Trinkwasser-RL

 Bleimigration max. 10 µg/L; Umsetzung in DE über Hygienische Liste des UBA; je nach Verwendung bis zu 3,5 % Pb zugelassen

Spielzeug Spielzeug-RL 

Bleimigration max. 160 mg/kg (Spielzeugmaterial)

Schmuck (auch Uhren) REACH-Verordnung, Anhang XVII 

Pb max. 0,05 %

Lebensmittelherstellung

Metals and alloys used in food contact materials and articles:

A practical guide for manufacturers and regulators

, Council of Europe, 2013 Bleimigration max. 10 µg/kg (Lebensmittel)

Bekleidung freiwillige Gütezeichen, z.B. Öko-Tex

Pb max. 0,009 %

Neuer Vorschlag:

„Verbraucherprodukte“

REACH-Verordnung, Anhang XVII

Vorschlag: Bleigehalt max. 0,05 %, in Messing max. 0,5 %

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 Blei ist in den Stoffkreisläufen von Kupferlegierungen ubiquitär vorhanden

 Die vorgeschlagene Einstufung von Blei und die SCL von 0,03 % betreffen über 80 % der Kupferlegierungen

 Stoffpolitische Regelungen, die auf eine Substitution einzelner Bestandteile von Legierungen abzielen, gefährden den direkten Einsatz von qualitativ hochwertigen Schrotten

 Daraus ergibt sich ein erheblicher Zielkonflikt mit politischen Zielen zu Ressourceneffizienz und Energieeffizienz

 Risiken aus der Anwendung von Werkstoffen mit funktionalen Bleigehalten sind identifiziert und geregelt

Zusammenfassung

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... vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Dr. Stefan Priggemeyer Abteilung EHS und Normung

Wieland-Werke AG

Stefan.Priggemeyer@wieland.de

Auswirkungen stoffpolitischer Regelungen auf die Metallindustrie am Beispiel von