Inserat mairec

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Inserat

mairec

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347 Rohstoffversorgung und Recycling

Rohstoffversorgung und Recycling –

Bedeutung und Effektivität am Beispiel von Metallen

Wolfgang Rommel und Siegfried Kreibe

1. Kritikalität von Rohstoffen – global und regional ...348

2. Rohstoffversorgung und Recycling ...348

3. Einsatzbereiche von Technologiemetallen und Recyclingquoten ...349

4. Metalle aus/in Elektronikaltgeräten ...351

4.1. Verwertungspfade und Stoffflussmodelle ...352

4.2. Beispiel – Geräte aus kommerzieller IT-Infrastruktur ...352

4.3. Beispiel – Laptops und Smartphones ...356

5. Schlussfolgerungen und Fazit ...360

6. Literatur ...361 Europa und insbesondere Deutschland gelten allgemein als rohstoffarme Regionen.

Zumindest für sog. Technologierohstoffe, wie Metalle, Halbmetalle und bestimmte Mineralien ist dies auch tatsächlich so. Der weitaus größte Anteil dieser Materialien wird durch Importe gedeckt. Aus den unterschiedlichsten Gründen, wie z.B. Monopol- stellung von Herkunftsregionen, politische Instabilität von Exportländern, begrenzte Verfügbarkeit, usw., gelten viele dieser Materialien als versorgungskritisch. Versor- gungskritische Materialien sind heute ein großes Thema für die Ressourcen- und Ab- fallwirtschaft wie auch in der politischen Diskussion. Für produzierende Unternehmen stellen Materialkosten¹ zudem i.d.R. den größten Kostenblock dar. Erstmals führte die bifa Umweltinstitut GmbH daher im Auftrage des Bayerischen Staatsministeriums für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StWMET) beide Themen in einer Studie [1] zusammen. Zunächst wurde untersucht, welche Bedarfe an versorgungskri- tischen Materialien die wesentlichen Branchen der produzierenden Wirtschaft Bayerns tatsächlich haben. Dabei zeigte sich, dass Massenwerkstoffe wie Aluminium oder auch Holz hier eine viel größere Bedeutung haben als viel diskutierte kritische Rohstoffe wie Seltenerdmetalle. Dann wurden die Potenziale zur Einsparung und zum Recycling dieser Materialien analysiert und ermittelt, mit welchen Maßnahmen Unternehmen die Potenziale erschließen können. Hierzu wurden die veröffentlichte Literatur und

1 Zu beachten ist hier allerdings, dass unter dem betriebswirtschaftlichen Materialkostenbegriff nicht nur die Kosten für Rohstoffe, sondern auch für Halbzeuge, ganze Zulieferteile bis hin zu den Kosten für Leiharbeiter subsummiert werden.

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Wolfgang Rommel, Siegfried Kreibe

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verfügbare statistische Daten ausgewertet, 40 ausführliche Interviews mit Experten aus Wirtschaft, Forschung und Beratung sowie zwei Workshops durchgeführt. Der folgende Beitrag stellt zunächst speziell die Bedeutung und Effektivität des Recyclings am Beispiel von Metallrohstoffen dar. Anschließend werden am Beispiel von Geräten aus der Informations- und Kommunikationstechnik exemplarisch Metallverluste in typischen Recyclingketten sowie verbleibende Recyclingpotenziale diskutiert. Hierzu werden Ergebnisse aus weiteren bifa-Projekten sowie aus der Literatur herangezogen.

1. Kritikalität von Rohstoffen – global und regional

Zur Bewertung der Kritikalität der Versorgung einer Volkswirtschaft mit Rohstoffen wurden in den letzten Jahren unterschiedliche Konzepte entwickelt, die in der ent- sprechenden Literatur beschrieben sind. Je nach Betrachtungsraum (Bilanzgrenze der jeweils betrachteten Volkswirtschaft) ergeben sich unterschiedliche Prioritäten.

Massenmetalle wie Aluminium oder Nachwachsende Rohstoffe wie Holz werden dabei meist ausgeblendet. Aus Sicht produzierender Unternehmen kann Versorgungs- kritikalität faktisch meist mit Preiskritikalität übersetzt werden. Probleme bereitet nicht die tatsächliche Verfügbarkeit eines Materials, sondern seine Verfügbarkeit zu vertretbaren Preisen. In der Realität kommt es darüber hinaus nur selten und punk- tuell zu Versorgungsengpässen. Unter diesem Blickwinkel sind versorgungskritisch vor allem Materialien, die einen hohen Wertanteil am Produkt haben, und bei denen mit großen Preisschwankungen zu rechnen ist. Als Beispiele für solche Materialien wurden in die im Auftrag des StWMET durchgeführte Studie auch Aluminium und Holz aufgenommen. Sie sind sowohl durch Kostenrisiken als auch große Einsatzmen- gen in bestimmten Branchen gekennzeichnet. Bayerische Unternehmen haben 2011 mehr als 500.000 Tonnen Aluminium und Aluminiumhalbzeuge hergestellt. Zwei Drittel des Einsatzes war rezykliertes Sekundäraluminium. Haupteinsatzbereiche in Bayern waren der Karosseriebau sowie Luft-Raumfahrzeuge. Im Karosseriebau haben 68 Unternehmen einen Warenwert von knapp 1,8 Milliarden EUR und in der Luft- und Raumfahrttechnik 30 Unternehmen einen Warenwert von 5,2 Milliarden EUR produziert. Zwei Drittel dieser Wertschöpfung von 7 Milliarden EUR resultieren aus Recycling. Das Beispiel Holz zeigt zudem, dass auch nachwachsende Rohstoffe versorgungskritisch sein können, in erster Linie, da auf einer gegebenen begrenzten Fläche auch nur eine begrenzte Menge erzeugt werden kann. Auch hier kann Recycling – was sich dann i.d.R. in einer Kaskadennutzung manifestiert – eine sinnvolle Maßnahme zur Verringerung der Kritikalität sein; für Holz etwa mehrere Altpapierrecyclingkreisläufe mit anschließender energetischer Verwertung.

2. Rohstoffversorgung und Recycling

Es ist zweifellos so, dass nicht nur in im Umlauf befindlichen Gütern mit begrenzter Lebensdauer sondern auch in sog. anthropogenen Rohstofflagern, wie z.B. im Gebäu- debestand, der technischen Infrastruktur aber auch zumindest bestimmten Deponien,

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erhebliche Materialbestände gebunden sind (Aluminium ist hierfür ein plastisches Beispiel), die sich durch Recycling wieder mobilisieren und als (Technologie)rohstoffe einsetzen lassen (könnten). Recycling gilt daher als die Rohstoffquelle der Zukunft.

Zumindest aber solange die Weltbevölkerung weiter wächst, der Lebensstandard in weiten Teilen der Welt zunimmt, die Technologisierung weiter fortschreitet und au- ßerdem der 2. Hauptsatz der Thermodynamik seine Gültigkeit behält, wird sich der Rohstoffbedarf nicht komplett aus dieser Quelle decken lassen. Eine Studie der Euro- päischen Umweltagentur EEA [4] kommt 2011 zum Ergebnis, dass sich abhängig von der jeweiligen Materialgruppe unter Beachtung der technischen und ökonomischen Randbedingungen zwischen 10 Prozent und 65 Prozent des Bedarfs durch Recyclate decken lassen werden (Bild 1). Diese Abschätzungen alleine sind Beleg sowohl für die Grenzen des Recyclings als auch für seine große Bedeutung.

Bild 1: Tatsächlicher und möglicher Anteil von Rezyklaten am gesamten, globalen Rohstoff- einsatz nach Stoffgruppen

Quelle: EEA: Earnings, jobs and innovation: the role of recycling in a green economy, EEA Report No. 8/2011, Copenhagen

3. Einsatzbereiche von Technologiemetallen und Recyclingquoten

Beschränkte sich der Materialeinsatz bis Mitte des letzten Jahrhunderts auf einige wenige Elemente des Periodensystems, so haben heute allein mehr als 60 Metalle und Halbmetalle als Technologiewerkstoffe eine mehr oder weniger große Bedeutung. Je nach Produkt sind darin Materialien in unterschiedlichen Mengen, Konzentrationen und Bindungsformen verbaut. Entsprechend unterschiedlich stellt sich die Recycling- situation dar.

Eisen u.

Stahl Papier u.

Kartonagen

Wieviel kann Recycling zum Verbrauch beitragen?

— aktueller Verbrauch — potentieller Verbrauch

% 70 60 50 40 30 20 10

0 andere

Metalle Glas Aluminium Kupfer Beton WEEE Kunst- stoffe Anteil

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350

Bild 2: End-of-Life-Recyclingraten (EoL-RR) für sechzig ausgewählte Elemente

Daten aus: UNEP: Recycling Rates of Metals – a Status Report; United Nations Environmental Programme, 2011

Betrachtet man die Recyclingraten von Metallen aus Post-Consumer-Abfällen (Bild 2), stellt man fest, dass diese für diejenigen Elemente hoch sind, die einen hohen Material- wert aufweisen und möglichst auch in relativ großen Mengen in einzelnen Produkten vorkommen, vereinfacht ausgedrückt, dann wenn sich das Recycling betriebswirt- schaftlich rechnet.

Bild 3: Anteil an recycliertem Material in der Metallproduktion

Daten aus: UNEP: Recycling Rates of Metals – a Status Report; United Nations Environmental Programme, 2011

Vergleicht man die Eol-RR eines Elements mit dem Anteil an Rezyklat der jeweiligen Materialproduktion stellt man fest, dass relative hohe Recyclingraten nicht unbedingt mit hohem Rezyklatanteil korrespondieren. Steigt der Bedarf an einem Material (global) stark an (wie beispielsweise für Aluminium) kann das Recycling nicht mit dem Bedarf Schritt halten. Beträgt der Rezyklatanteil in der Aluminiumproduktion in Bayern etwa 66 Prozent (siehe oben), beträgt er global nur etwa die Hälfte davon. Ursache ist in erster Linie die starke Nachfragesteigerung in China (Bild 4).

* = Lanthanides

** = Actinides

> 50 %

> 25 - 50 %

> 10 - 25 %

< 1 % 1 - 10 %

* = Lanthanides

** = Actinides

> 50 %

> 25 - 50 %

> 10 - 25 %

< 1 % 1 - 10 %

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Bild 4: Anteil der fünf Staaten mit dem größten Verbrauch an der globalen Nachfrage an ausgewählten Rohstoffen im Jahr 2012

Daten aus: BGR 2014: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Hrsg.), Deutschland – Rohstoffsituation 2013, Hannover, 2014

Betrachtet man die Kriterien Metalleigenschaften, Einsatzmenge, technologische Bedeutung und Kosten gleichermaßen, dann kommt den Produktgruppen Automo- tive/Luft- u. Raumfahrttechnik und Elektro/Elektronik mit die größte Bedeutung im Hinblick auf Rohstoffkritikalität zu. Nicht umsonst existieren für beide Produktgrup- pen Richtlinien der Europäischen Union zum Recycling. Im Folgenden werden wir uns deshalb auf die Produktgruppe Elektro/Elektronik beschränken. Die Darstellung erfolgt exemplarisch anhand ausgewählter Literaturdaten sowie von Ergebnissen aus unterschiedlichen bifa-Projekten.

4. Metalle aus/in Elektronikaltgeräten

Die Debatte um die Elektronikschrott-Verwertung bezieht sich meist auf Produkte der Informations- und Kommunikationstechnik. Häufig ist dabei die Rückgewinnung strategischer Metalle, insbesondere in geringen Anteilen eingesetzter, sogenannter Ge- würzmetalle wie zum Beispiel der Seltenerdmetalle, ein zentrales Thema. Viele dieser Metalle gehen in den Verwertungsketten vollständig verloren.

Am bifa Umweltinstitut wurden während der letzten Jahre für verschiedene Auftrag- geber Projekte bearbeitet, die sich mit typischen IT-Produkten befassten. Es ging dabei um Aufbau und stoffliche Zusammensetzung der Geräte, um die aktuelle Verwertungs- praxis, um Ökobilanzen von Produkten über ihre gesamte Lebenswegkette sowie um Optionen für eine Verbesserung der Produkte und Recyclingprozesse. Dieser Beitrag diskutiert deshalb abschließend am Beispiel einiger Ergebnisse solcher Untersuchungen die Frage, welche Metalle bei der Verbesserung von Verwertungsprozessen die größten Potenziale für wesentliche Fortschritte bieten.

Süd- afrika Korea

Russ-

land Indien

Deutsch-

land Japan USA China

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4.1. Verwertungspfade und Stoffflussmodelle

Grundlage der bifa-Analysen sind Stoffflussmodelle der Verwertungswege von der De- montage und der mechanischen Aufbereitung bis hin zur metallurgischen Verarbeitung.

Für jeden Prozessschritt werden anhand von eigenen Untersuchungen, Interviews mit Betreibern von Verwertungsprozessen und Literaturdaten die Transferkoeffizienten einer Vielzahl an Metallen abgeschätzt und die Daten zu Stoffflussmodellen zusammen- geführt. Damit besteht eine Grundlage für fundierte Abschätzungen der Materialver- bleibe, die im Einzelfall jedoch immer für konkrete Produkte und Verwertungspfade angepasst wird. Bild 5 zeigt beispielhaft den Pfad für das Recycling eines Laptops.

Manuelle Zerlegung

Fraktion Lithium-Ionen-

Batterie Fraktion Lithium-Batterie

Fraktion LCD Display

Fraktion Leiterplatte hochwertig Fraktion Lüfter

Aluminium- hütte

Aluminium- hütte Kupfer-

hütte

Stahl- hütte

Fraktion Alu-EDV-Mix

Festplatte Fraktion Alu-Ab- schmelzware Edelmetall-

rück- gewinnung

Therm.

Verwertung

Fraktion Eisen Fraktion Kunststoff,

gemischt

Batterie- recycling

Schredder

Kupferhütte

Stahlhütte

Therm.

Verwertung

Bild 5: Laptop – beispielhafter Verwertungspfad (vereinfacht)

Jedes zu analysierende Gerät wird in die wesentlichen Komponenten zerlegt und deren stoffliche Zusammensetzung analysiert. Hierzu werden spezifische Kundendaten herangezogen, Angaben aus Literatur und Datenbanken sowie eigene Detailzerlegungen und chemische Analysen.

4.2. Beispiel – Geräte aus kommerzieller IT-Infrastruktur

In einem Projekt zur Verwertung kommerzieller IT-Infrastruktur wurden unter ande- rem Geräte untersucht, die mit hochwertigen Leiterplatten bestückt waren. Aufgrund umfassender Infrastrukturerneuerung sollten diese Geräte ausgebaut und möglichst hochwertig verwertet werden.

bifa analysierte die Zusammensetzung der Geräte sowie die Materialwerte der enthaltenen Metalle. Die Wertermittlung erfolgte nach Metallpreisen aus [7] und anderen Quellen über fünf Jahre gemittelt.

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Inserat Vivis

Recycling und

Rohstoffe

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Inserat

BSR

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Die größten Gewichtsanteile in einem typischen Gerät stellen Stahl, Kupfer, Aluminium und Zinn. Alle weiteren Metalle sind von mengenmäßig untergeordneter Bedeutung.

Wertmäßig steht Gold trotz seines geringen Anteils deutlich im Vordergrund. Mit großem Abstand folgt Palladium, dann Stahl, Kupfer, Silber, Zinn und Aluminium.

Sieht man einmal von Palladium ab, das je nach Preislage vor allem als Substitut für Gold eingesetzt wird, treten von den sogenannten Gewürzmetallen nur Germanium und Gallium in einer Wertgrößenordnung von einigen zehn Cent auf. Zum Vergleich:

Der Wert des im Gerät enthaltenen Goldes liegt bei etwa 22 Euro und selbst der des Zinns liegt bei etwa drei Euro.

Nun bestehen für die wert- und mengenmäßigen Hauptbestandteile bereits etablierte Rückgewinnungsprozesse, nicht jedoch für Metalle wie Germanium oder Gallium. Der weitaus größte Anteil der enthaltenen Metallwerte wird mit der in diesem Falle einge- setzten hochwertigen Verwertungskette bereits zurückgewonnen. Ein nennenswerter Teil der Metallwerte geht dennoch verloren (Bild 6).

Auch bei den über die Recyclingkette auftretenden Metallverlusten stehen konventio- nelle Metalle im Vordergrund: Wertverluste von mehr als einem Euro pro Gerät weisen Gold, Palladium und Zinn auf. In der Größenordnung von wenigen zehn Cent liegen Kupfer, Silber, Stahl und Aluminium sowie die strategischen Metalle Germanium und Gallium. Germanium ist das einzige der bisher nicht zurückgewonnenen Metalle mit einem Wertanteil am Gerät, der im Prozentbereich liegt (etwa 0,60 EUR/Gerät und damit etwa ein Prozent des Materialwertes aller im Gerät enthaltenen Metalle). Alle übrigen Metalle liegen im Promillebereich oder deutlich darunter. Das Germanium ist als Halbleiter über Bestückungskomponenten auf mehreren Leiterplatten verteilt.

Verlust als Neuwarenwert Neuwarenwert im Gerät Materialwert in EUR

0 Stahl Kupfer Aluminium Zinn Blei Silber Antimon Chrom Bismut Gold Palladium Germanium Gallium Neodym Niob Quecksilber Lanthan Tantal Terbium

5 10 15 20 25

Bild 6: Gerät aus IT-Infrastruktur (Beispiel) – Metallwerte und Verluste im Verwertungsprozess

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Eine ökobilanziellen Bewertung der bestehenden Recyclingprozesse zeigt z.B. hinsicht- lich der Treibhauswirksamkeit, dass etwa 80 Prozent der Umweltentlastung durch die Rückgewinnung der Edelmetalle Gold und Palladium sowie der Massenmetalle Stahl und Aluminium erzielt wird. Kupfer, Silber und Zinn machen jeweils wenige Prozent aus. Der größte Teil der Treibhausgasemissionen aus den Recyclingprozessen stammt aus den Metallextraktionsprozessen.

Angesichts der Metallverluste besteht somit in einer Steigerung der Rückgewin- nungsraten bereits heute recycelter Metalle durchaus noch erhebliches ökologisches Potenzial. Ob eine Rückgewinnung der Anteile an Gallium und Germanium erhebliche ökologische Auswirkungen hätte, ist schwer abzuschätzen. Die sehr geringen Men- genanteile und die chemischen Eigenschaften dieser Elemente bieten jedoch Grund zu der Annahme, dass zur Erzielung guter Ausbeuten großer verfahrenstechnischer Aufwand erforderlich wäre.

4.3. Beispiel – Laptops und Smartphones

Das folgende Bild zeigt beispielhaft die Verluste und rückgewonnenen Mengen an Gold und Aluminium für die von bifa untersuchte Verwertungskette eines Laptops.

Dargestellt ist ein Prozess, der mit einer manuellen Zerlegung des Geräts in seine wesentlichen werthaltigen Komponenten beginnt. Er entspricht etwa dem in Bild 5 skizzierten Ablauf.

Trotz der nach heutigem Stand durchaus hochwertigen Verwertungsprozesse werden über die gesamte Prozesskette nur 69 Prozent des Goldes und 66 Prozent des Alumini- ums zurückgewonnen. Für die meisten anderen Metalle sind die Rückgewinnungsraten vergleichbar oder noch schlechter. Die meisten Gewürzmetalle werden überhaupt nicht zurückgewonnen.

Ein geringerer Teil der Materialverluste tritt in den metallurgischen Rückgewinnungs- prozessen auf. Hier bestehen insbesondere im Bereich der Kernprodukte (z.B. Gold und Kupfer im Falle von Kupferhütten) kaum mehr Möglichkeiten zur Ausbeutesteigerung.

Die größten Mengen gehen jedoch in der Kette zwischen Demontage und Metallurgie verloren. Die realisierbare Demontagetiefe ist aus wirtschaftlichen Gründen begrenzt.

Die ausgebauten Komponenten der Laptops werden daher dem Pfad zugewiesen, in dem für den Demontagebetrieb der höchste wirtschaftliche Nutzen erzielt wird. Ge- langt aber etwa die Fraktion Aluminium IT-Mix in einen Prozess, der auf möglichst hohe Aluminiumausbeute hin optimiert ist, dann gehen die enthaltenen Goldanteile verloren. Andererseits gehen Aluminiumanteile in Leiterplattenfraktionen über den Pfad der Edelmetallrückgewinnung verloren (Bild 7).

Andere Laptopmodelle können sich in den Rückgewinnungsraten von dem hier dargestellten typischen Beispiel durchaus nennenswert unterscheiden. In jedem uns bekannten Falle gibt es aber schon im Bereich der Edelmetalle und Konstruktions- metalle erhebliche Potenziale zur Verbesserung der Metallausbeuten beim Recycling von Laptops.

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Goldgehalt 100 %

Aluminiumgehalt 100 % Leiterplatte hochwertig Zurückgewonnen: 65 %

Alu-Abschmelzware Zurückgewonnen: 34 % Leiterplatte

Verlust: 2 %

Leiterplatte Verlust: 3 % Alu-EDV-Mix Festplatte Verlust: 16 %

Alu-EDV-Mix Festplatte Verlust: 3 % Alu-Abschmelzware Verlust: 8 % LCD Display Verlust: 5 %

LCD Display Verlust: 4 % Lithium-Ionen-Batterie Verlust: 3 % Lüfter Verlust: < 1 %

Lüfter Verlust: 10 %

LCD Display

Zurückgewonnen: 4 %

Lüfter

Zurückgewonnen: < 1 %

LCD Display

Zurückgewonnen: 8 % Lithium-Ionen-Batterie Zurückgewonnen: 8 %

Alu-EDV-Mix Festplatte Zurückgewonnen: 16 % Kunststoff, ghemischt

Verlust: 7 %

Kunststoff, ghemischt Verlust: 3 %

Bild 7: Laptop (Beispiel) – Verbleib des enthaltenen Goldes und des Aluminiums in der Verwertungskette; Ausbeute gesamt: Gold 69 Prozent, Aluminium 66 Prozent

Goldgehalt 100 %

Aluminiumgehalt 100 % Leiterplatte hochwertig Zurückgewonnen: 65 %

Alu-Abschmelzware Zurückgewonnen: 34 % Leiterplatte

Verlust: 2 %

Leiterplatte Verlust: 3 % Alu-EDV-Mix Festplatte Verlust: 16 %

Alu-EDV-Mix Festplatte Verlust: 3 % Alu-Abschmelzware Verlust: 8 % LCD Display Verlust: 5 %

LCD Display Verlust: 4 % Lithium-Ionen-Batterie Verlust: 3 % Lüfter Verlust: < 1 %

Lüfter Verlust: 10 %

LCD Display

Zurückgewonnen: 4 %

Lüfter

Zurückgewonnen: < 1 %

LCD Display

Zurückgewonnen: 8 % Lithium-Ionen-Batterie Zurückgewonnen: 8 %

Alu-EDV-Mix Festplatte Zurückgewonnen: 16 % Kunststoff, ghemischt

Verlust: 7 %

Kunststoff, ghemischt Verlust: 3 %

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Welche Chancen bieten aber Ansätze zur Rückgewinnung bisher komplett ungenutzter Gewürzmetalle?

Das folgende Bild zeigt eine Abschätzung der in Laptops enthaltenen Metallwerte (Mengenbasis aus [3]). Mengenmäßig wichtige Metalle wie Aluminium, Stahl oder Kupfer sind hier ausgeblendet. Die Darstellung beschränkt sich auf als mehr oder weniger versorgungskritisch eingestufte Elektronikmetalle.

Bild 8: Laptops – enthaltene Metallwerte und Recyclingpotenzial strategischer Metalle

Mengenbasis aus: Buchert, M.; Manhart, A.; Bleher D.; Pingel, D.: Recycling kritischer Rohstoffe aus Elektronik-Altgeräten;

LANUV-Fachbericht 38; Recklinghausen, Deutschland, Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein- Westfalen, 2012

Für die Edelmetalle sind schon heute relativ hohe Rückgewinnungsraten erreicht;

gleichwohl bestehen hier noch erhebliche Verbesserungsmöglichkeiten. Diese sind jedoch weniger durch grundlegende Verfahrensneuentwicklungen zu erreichen als vielmehr durch konstruktive Veränderungen der Geräte sowie durch bessere Zuordnung zu vorhandenen Verwertungspfaden. Kobalt findet sich vor allem in Akkumulatoren.

Hier existieren bereits Recyclinglösungen.

Unter den übrigen dargestellten Metallen stellen Neodym und Tantal den mit Abstand höchsten Wert dar. Die Gesamtheit aller 2010 in Deutschland an Privatpersonen verkauften Laptops enthält Neodym und Tantal mit einem Materialneuwert von etwa 2,2 Millionen EUR.

Unter der optimistischen Annahme, dass es gelingt, 50 Prozent dieser Laptops einem noch zu realisierenden Recyclingprozess zuzuführen, dass 20 Prozent Materialverluste bei der Aufbereitung auftreten und dass die gewonnenen Metalle für eine Vergütung in Höhe von 80 Prozent des Neuwarepreises absetzbar sind, können theoretisch Erträge in Höhe von etwa 0,7 Millionen EUR pro Jahr erzielt werden.

3,00 2,50 2,00 3,50

1,50 1,00 0,50

Schon heute hohe Rückgewinnungs-

raten

Wert pro Laptop

(EUR)

Wert in allen 2010 in Deutschland an Privat verkauften Laptops

(etwa 7,1 Millionen Stück) Akkus

GoldSilberPlatin

PalladiumKobaltLanthanNeodymTerbiumGalliumIndiumTantal

GadoliniumPraseodymYttrium Dysposium

Cer Europium etwa 0,9 Millionen EUR

etwa 1,3 Millionen EUR

Wert = Neuwarenwert; Gesamtpotential für Nd + Ta bei 50 % Erfassungsgrad, 20 % Aufbereitungsverlusten,

80 % Vergütung: 0,7 Millionen EUR

0

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Um eine solchen Recyclingprozess zu realisieren müssen geeignete Verfahren bis in den Produktionsmaßstab entwickelt werden. Es müssen Investitionsmittel und Kapitalkosten für die Anlage ebenso finanziert werden wie die zu ihrem Betrieb erforderliche Infra- struktur, Arbeitskräfte und weitere Betriebskosten, der Overhead sowie ein unterneh- merischer Gewinn usw. Mindestens dann, wenn diese Laptops der einzige Input einer solchen Anlage wären, ist dies wirtschaftlich nicht realisierbar.

Auch im Bereich der Demontage sind die Spielräume sehr eng: So könnte der Ansatz verfolgt werden, Tantal-haltige Bauteile manuell aus den Laptops abzutrennen. Der in einem Laptop enthaltene Tantal-Wert liegt bei etwa 18 Cent. Das entspricht den Kosten von etwa 18 Sekunden Arbeitszeit. Schon sechs Sekunden Arbeitszeit, die für den Aus- bau der Komponenten eingesetzt werden, mindern also den Betrag, der für den übrigen Recyclingpfad zur Verfügung steht, um ein Drittel. Auch diese Vorgehensweise ist wenig realistisch – zumal durch die konstruktive Vielfalt von Laptops schon die gesamte ver- fügbare Zeit kaum ausreichen dürfte, um die Tantal-haltigen Bauteile zu identifizieren.

Bild 9 zeigt eine analoge Darstellung für Smartphones.

Bild 9: Smartphones – enthaltene Metallwerte und Recyclingpotenzial strategischer Metalle;

Mengenbasis z.T. aus eigenen Messungen

übrige Mengenbasis aus: Buchert, M.; Manhart, A.; Bleher D.; Pingel, D.: Recycling kritischer Rohstoffe aus Elektronik-Altgeräten;

LANUV-Fachbericht 38; Recklinghausen, Deutschland, Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein- Westfalen, 2012

Hier stehen unter den bisher nicht zurückgewonnenen strategischen Metallen Ger- manium, Tantal und Terbium wertmäßig im Vordergrund. Bei einem Gesamtwert dieser Metalle von 2,7 Millionen EUR stünden unter optimistischen Annahmen zur Finanzierung nur etwa 0,86 Millionen EUR zur Verfügung. Die in diesen Geräten enthaltenen und oft genannten Seltenerdmetalle haben insgesamt einen Wert von nur etwa 80.000 EUR, also noch eine Größenordnung weniger.

1,00 0,80 0,90

0,60 0,70 0,50 0,30 0,40

0,10 0,20

Schon heute hohe Rückgewinnungs-

raten

Wert pro Laptop

(EUR)

Wert in allen 2012 in Deutschland verkauften Smartphones

(ca. 22 Millionen Stück) Akkus

GoldSilberPlatin

PalladiumKupferBerylliumKobaltZinnLanthanNeodynTerbiumGallium

GermaniumIndiumBismutNiobTantal

RheniumAntimonArsen GadoliniumPraseodym ca. 0,2 Millionen EUR

ca. 1,0 Millionen EUR ca. 1,5 Millionen EUR

Wert = Neuwarenwert; Gesamtpotential für Tb + Ge + Ta bei 50 % Erfassungsgrad, 20 % Aufbereitungsverlusten,

80 % Vergütung: 0,86 Millionen EUR 0

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Die Situation entspricht etwa der für Laptops beschriebenen. Hinzu kommt, dass die Zerlegung von Smartphones aus wirtschaftlichen Gründen nicht in einer vergleichbaren Tiefe erfolgen kann wie im Falle von Laptops. Möglichkeiten zur Gewinnung weiterer Metalle über Demontage sind daher auch hier kaum gegeben.

Erster wesentlicher Schritt der Verwertungskette ist die Erfassung der Geräte. bifa hat während der letzten Jahre eine Vielzahl an Restmüllsortieranalysen durchgeführt (hierzu z.B. [5]). Die Zahl der Mobiltelefone wurde dabei immer mit erfasst. Aus zahlreichen, überwiegend bayerischen Kommunen mit unterschiedlichsten Siedlungsstrukturen und Sammelangeboten für Elektronikaltgeräte liegen somit Informationen darüber vor, wie viele Mobiltelefone über den Restmüll entsorgt werden.

Hochgerechnet auf Bayern ergibt sich daraus ein Durchschnitt von 0,77 Stück Mobil- telefonen je Tonne Restmüll bzw. 0,11 Stück je Einwohner und Jahr.

Eine Hochrechnung dieser Zahlen auf ganz Deutschland ist nur begrenzt verlässlich, bietet aber durchaus eine orientierende Abschätzung. Unter der Annahme, dass diese Zahlen für ganz Deutschland gelten, ergibt sich eine Zahl von etwa 9 Millionen Mobil- telefonen, die den Verwertungssystemen pro Jahr über den Restmüll verloren gehen.

Interessant sind diese Geräte vor allem wegen des Gehalts an Edelmetallen und Kobalt.

nicht wegen nur in Spuren enthaltener weiterer Metalle, die derzeit nicht zurückge- wonnen werden können. Wenn es gelingt, die Zahl der über den Restmüll entsorgten Mobiltelefone um zehn Prozent zu senken, entspricht allein das Gold, das so für die Verwertungskette zusätzlich verfügbar wird, einem Materialwert von etwa 800.000 EUR also etwa dem aus Germanium, Tantal und Terbium ohne Abzug von Aufbereitungs- kosten maximal erzielbaren Erlös.

5. Schlussfolgerungen und Fazit

In der Regel limitieren also nicht fehlende oder ineffiziente Recyclingprozesse das Re- cycling vieler sogenannter strategischer Metalle aus End-of-Life-Produkten, sondern die im jeweiligen Produkt enthaltene Materialmenge beziehungsweise deren Marktwert.

Die oben dargestellten Beispiele zeigen, dass die in typischen IT-Geräten enthaltenen Mengen viel diskutierter Metalle wie Seltenerdmetalle oder Germanium so gering sind, dass sie wertmäßig wenig Bedeutung haben und die Möglichkeit ihrer Rückge- winnung zu vertretbaren Kosten in der Regel äußerst fraglich ist. Neben vielfältigen Aktivitäten zum Recycling bisher nicht verwerteter Metalle sollte die Weiterentwicklung bestehender Prozesse daher trotzdem nicht vernachlässigt werden. Erhebliche Verluste und damit Potenziale bestehen nämlich im Bereich heute schon zurückgewonnener Metalle wie Gold oder Palladium, aber z.B. auch Aluminium. Hier gilt es, an einer weiteren Verbesserung der Sortier- und Aufbereitungstechnik zu arbeiten, an einer noch besseren Abstimmung der Verwertungskette, an neuen Wegen, Metalle aus Schlacken und Stäuben abzutrennen, aber auch an einer Konstruktion der Geräte, die sich an den Realitäten der Verwertungskette orientiert. Ein wesentlicher Bereich ist dabei nicht primär technischer Art: das Wirken der Akteure in der gesamten Prozesskette, z.B.:

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• Der Kostenwettbewerb sollte vermehrt durch Qualitätskriterien abgefedert werden. Hier wäre zu prüfen, ob pauschale Recyclingquoten als gesetzliche Vorgaben ausreichen.

• Die Überwachung der gesetzeskonformen Stoffstromlenkung sollte verbessert werden, um insbesondere illegale Exporte zu vermeiden.

• Eine Steigerung der Erfassungsraten insbesondere mülltonnengängiger Kleingeräte wäre von großem Nutzen.

• Die Forschungsförderung sollte über die Besetzung aktueller Modethemen wie Sel- tenerdmetalle hinaus auch in Projekte investieren, die Bestehendes besser machen.

Ebenso wie für das Recycling gilt auch für Kritikalität der Versorgung mit konven- tionellen Materialien wie Aluminium, Gold oder auch Holz: hier ist nicht nur der Handlungsdruck am größten sondern auch die Motivation der Unternehmen, ihre Prozesse weiter zu verbessern, um so die Materialeffizienz und die Recyclingprozesse weiter voranzubringen. Gewiss ist die Versorgung mit und das Recycling von Gewürz- metallen ein Thema, mit dem man sich auseinandersetzen muss. Dies gilt vor allem in Spezialbereichen wie Magneten, die teils recht hohe Gehalte solcher Metalle aufweisen.

Nur dürfen darüber Maßnahmen sowie Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Bereich der Massenmaterialien nicht vernachlässigt werden.

6. Literatur

[1] bifa (2014): Materialeffizienz und versorgungskritische Materialien in der produzierenden Wirt- schaft Bayerns – ein Leitfaden, Augsburg, Deutschland: bifa Umweltinstitut GmbH (kostenloser Download über www.bifa.de)

[2] BGR 2014: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (Hrsg.), Deutschland – Roh- stoffsituation 2013, Hannover, 2014

[3] Buchert, M.; Manhart, A.; Bleher D.; Pingel, D.: Recycling kritischer Rohstoffe aus Elektronik- Altgeräten; LANUV-Fachbericht 38; Recklinghausen, Deutschland, Landesamt für Natur, Um- welt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen, 2012

[4] EEA: Earnings, jobs and innovation: the role of recycling in a green economy, EEA Report No.

8/2011, Copenhagen

[5] Nordsieck, H.; Hertel, M.; Rommel, W.: Wertstoffpotenzial und Abschöpfungsmöglichkeiten aus Haushalten in Bayern. bifa Umweltinstitut GmbH, Augsburg 2011

[6] UNEP: Recycling Rates of Metals – a Status Report; United Nations Environmental Programme, 2011

[7] USGS: Mineral Commodity summaries 2012; US Geological Survey

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Inserat

Schlacken aus

der Metallurgie

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4 Autor

Bibliografische Information der Deutschen Nationalbibliothek Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über http://dnb.dnb.de abrufbar

Karl J. Thomé-Kozmiensky, Daniel Goldmann (Hrsg.):

Recycling und Rohstoffe – Band 8

ISBN 978-3-944310-20-6 TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky

Verlag: TK Verlag Karl Thomé-Kozmiensky • Neuruppin 2015

Redaktion und Lektorat: Professor Dr.-Ing. habil. Dr. h. c. Karl J. Thomé-Kozmiensky, Dr.-Ing. Stephanie Thiel, M.Sc. Elisabeth Thomé-Kozmiensky

Erfassung und Layout: Ginette Teske, Sandra Peters, Carolin Bienert, Janin Burbott, Max Müller, Cordula Müller

Druck: Mediengruppe Universal Grafische Betriebe München GmbH, München

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