Das Karriereportal für Wissenschaft & Forschung von In Kooperation mit DIE ZEIT Forschung und Lehre

"Unser Bergwerk ist der Abfall"

Interview: Maren Bulmahn

Welche Arten von Ressourcenknappheit es gibt, erklärt Christian Hagelüken vom belgischen Werkstofftechnikkonzern Umicore. Außerdem schildert er Zusammenhänge zwischen Bergbau und Recycling und, wie sich ein Handy fast komplett recyceln lässt.

"Unser Bergwerk ist der Abfall"© Nachrichten aus der Chemie"Wir müssen uns Gedanken machen über die sicherere Versorgung mit Rohstoffen", sagt der promovierte Wirtschaftsingenieur Christian Hagelüken.
Nachrichten aus der Chemie: Alle reden von Ressourcenknappheit. Sie auch?

Christian Hagelüken: Ja, aber ich unterscheide sie in absolute, temporäre und strukturelle Knappheit. Was die allgemeinen Medien, weniger die Fachpresse, teilweise veröffentlichen - beispielsweise: die Indiumvorräte reichen nur noch zehn Jahre - das ist Humbug.

Nachrichten: Die Medien dividieren die bekannten Reserven durch den aktuellen Jahresverbrauch. Was ist daran falsch?

Hagelüken: Eine solche Betrachtung enthält zwei Fehler: Der eine liegt darin, dass die Suche nach Rohstoffen teuer ist. Minen- oder Lagerstättenbesitzer müssen dafür aufwendige Explorationsprogramme durchführen. Wenn sie dann einen Vorrat für 30 oder 40 Jahre identifiziert haben, reicht ihnen das. Mit hohem Aufwand weiterzusuchen und festzustellen, dass die Vorräte vielleicht sogar 100 Jahre reichen, bringt keinen Gewinn. Deshalb sind die bekannten Reserven nicht die insgesamt verfügbaren, sondern die bis heute explorierten Ressourcen.

Nachrichten: Was ist der zweite Fehler in der Rechnung?

Hagelüken: Die Ressourcen durch den momentanen Jahresverbrauch zu teilen. So ein Jahresverbrauch kann stark schwanken. Vor 20 Jahren war der Bedarf an Indium für Flüssigkristalldisplays gering, weil es solche kaum gab. Heute gehören sie zu den größten Indiumverbrauchern, und die Indiumnachfrage insgesamt ist gestiegen.

Nachrichten: Sie sehen aber keine absolute Knappheit bei metallischen Rohstoffen?

Von der Knappheit

Hagelüken: Es besteht kein akutes Problem bei den absoluten Vorräten, aber die Qualität der Lagerstätten verschlechtert sich. Die Erzgehalte werden geringer, finden sich erst in größeren Tiefen, in schwer zugänglichen Gebieten. So kommt es zu Meeresbergbau, zum Bergbau in der Antarktis oder im Regenwald.

Nachrichten: Das kann man alles machen?

Hagelüken: Ja, aber es hat Nebenwirkungen: Nicht nur die Kosten steigen, sondern man greift ja auch in die Biosphäre ein. Wenn ein großer Energieaufwand mit dem Abbau verbunden ist, dann ist das klimarelevant. Wenn ich mit bestimmten Rohstoffen die Energiewende herbeiführen und in grüne Technik wie Windenergie und Photovoltaik investieren will, muss ich bei der Gewinnung auf Ressourceneffizienz achten. Sonst verbrauche ich beim Abbau schon einen großen Teil der Energie, die ich später spare. Hier bietet das Recycling Vorteile.

Nachrichten: Lassen Sie uns bitte später über Recycling sprechen. Zunächst: Sehen Sie temporäre Ressourcenknappheiten voraus?

Hagelüken: Die sehen wir heute schon täglich. Das kann mit Nachfragesprüngen zu tun haben, mit neuen Anwendungen. Denken Sie an Elektromobilität: Die Batterietechnik erhöht die Nachfrage nach Kobalt und Lithium. Die Magneten in Elektromotoren brauchen Selten- Erd-Metalle. Wenn sich Brennstoffzellen durchsetzen, erhöht das die Nachfrage nach Platinmetallen. Für all das müssen Bergwerke vergrößert, Lagerstätten neu erschlossen und Produktionen erweitert werden - das dauert.

Nachrichten: Die Lagerstätten liegen ja auch nicht gerade vor der Haustür?

Hagelüken: Bei einigen Rohstoffen gibt es regionale Konzentrationen. Da kann es schnell zu geopolitischen Schwierigkeiten kommen, sei es bei Naturkatastrophen, Kriegen oder Handelsembargos. Ein Beispiel sind die Selten-Erd-Metalle, die heute zu über 90 Prozent aus China kommen. Bei Lithium hat Südamerika hohe Lieferanteile, bei Platinmetallen sind es Südafrika und Russland. Das Ganze wird verstärkt durch Spekulationseffekte.

Nachrichten: Was verstehen Sie nun unter struktureller Ressourcenknappheit?

Hagelüken: Die strukturelle Knappheit ist bei manchen Technologiemetallen von Bedeutung. Basismetalle wie Kupfer, Blei, Zink oder Eisen werden in eigenen Bergwerken abgebaut. Es gibt aber keine Selenlagerstätte, es gibt keine Indiumund keine Germaniumlagerstätte. Diese Metalle sind Koppelprodukte von Basismetallen. Indium und Germanium hängen beispielsweise vor allem am Zink und zwar in sehr geringen Mengen.

Zur Koppelproduktion

Nachrichten: Man muss für wenig Indium viel Zink abbauen?

Hagelüken: Ja, und es gibt bereits etliche Lagerstätten und Zinkverhüttungsprozesse, die Indium und Germanium gewinnen. Wenn die Zinknachfrage aber stagniert oder sogar sinkt, vielleicht weil eines Tages das Zinkrecycling so funktioniert, dass weniger Bergbau auf Zink notwendig ist, dann geht damit die Koppelproduktion an Indium und Germanium zurück.

Nachrichten: Könnte man bei steigender Nachfrage nach Indium und Germanium nicht trotzdem mehr Zink abbauen als man braucht?

Hagelüken: Nicht bei den extrem hohen Konzentrationsdifferenzen zwischen Basis- und Koppelmetallen. Da gibt es keine elastische Angebots-Nachfrage-Konstellation. Das heißt, selbst wenn der Preis für Indium und Germanium sich verdreifachte, vielleicht verzehnfachte, würde trotzdem niemand seine Zinkproduktion verdoppeln. Damit würde er den Zinkpreis ruinieren, denn Zink bliebe doch das wirtschaftliche Hauptprodukt.

Über die Rohstoffwirtschaft

Nachrichten: Beschäftigt sich Ihr Unternehmen mit Exploration und Bergbau?

Hagelüken: Nein, nicht mehr. Umicore startete als Bergbauunternehmen, wir machen in diesem Primärbereich aber nichts mehr. Unser Bergwerk heute ist der Abfall. Wir beschäftigen uns mit Recycling. Das ist für uns einerseits ein eigenes Geschäft, verbessert andererseits aber auch unsere Versorgung mit Rohstoffen für unsere anderen Produkte. Wir machen uns damit unabhängiger von der Primärproduktion und von Lieferverträgen mit geopolitischen Risiken.

Nachrichten: Sie beseitigen also keinen Abfall, sondern gewinnen Rohstoffe?

Hagelüken: Das Wort Abfall ist nicht mehr zeitgemäß. Es geht nicht um Entsorgungs-, sondern um Versorgungswirtschaft, um Rohstoffwirtschaft. Uns geht es darum, möglichst effizient und lange vor allem Metalle im Kreislauf zu führen.

Nachrichten: Was unterscheidet hierbei Metalle von Kunststoffen oder Papier?

Hagelüken: Bei Metallen gibt es kein Downcycling, ihre Qualität bleibt erhalten. Recyceltes Gold, Platin oder Indium bleiben chemisch und physikalisch identisch mit dem aus der Lagerstätte. Nach der Raffination ist nicht mehr zu unterscheiden, wo ein Metall herkam. In einem Goldbarren aus unserer Produktion können zum Beispiel 90 Prozent Sekundärgold und zehn Prozent Primärgold stecken. Es gibt auch keine unterschiedlichen Preise, alles geht in die gleichen Märkte.

Nachrichten: Gibt es Statistiken darüber, wie lange Materialien genutzt werden, bis sie zum Recycling kommen und wie oft sie recycelt werden?

Hagelüken: Es gibt zu einigen Materialien Recycling-Statistiken, zum Beispiel zu Kupfer, Aluminium, Platinmetallen, Gold und Silber. Bei Sondermetallen wie Gallium und Germanium müssen sie erst noch aufgebaut werden. Technisch gesehen können solche Zyklen unendlich oft laufen. Das Ziel einer nachhaltigen Rohstoffwirtschaft muss sein, Metalle über den Bergbau aus der Erdkruste in die Produkte zu bringen und sie am Ende der Nutzung mit möglichst geringen Verlusten aus den Altprodukten zu holen und für neue Produkte einzusetzen.

Nachrichten: Aber es gibt selbst mit den besten Verfahren Verluste?

Hagelüken: Ja, und je komplexer Materialien sind, desto größer die Verluste. Daraus folgt: Recycling und Bergbau sind komplementäre Systeme. Ich kann weder auf das eine noch auf das andere verzichten, aber ich sollte sie möglichst elegant miteinander kombinieren.

Recycling in der Praxis

Nachrichten: Ein Mobiltelefon, eine Leiterplatte oder ein Autoabgaskatalysator: Alle bestehen aus Metallen, enthalten aber auch Keramik und Kunststoffe. Wie trennen Sie das alles voneinander?

Hagelüken: Bei Mobiltelefonen entfernen wir zunächst den Akku. Seit September verarbeiten wir in Hoboken in Belgien mit einem neuen Verfahren Lithiumionen- und Nickelmetallhydridakkus, bisher aus Laptops und Handys, aber demnächst auch aus Batterien von Elektro- und Hybridfahrzeugen. Daraus gewinnen wir Kobalt, Kupfer und Nickel. Wir könnten technisch auch Lithium zurückgewinnen, aber das lohnt sich wirtschaftlich nicht; allerdings vermarkten wir die Prozessschlacke gerade wegen ihres Lithiumgehalts als besonderen Zuschlagstoff. Außerdem forschen wir am Recycling von Selten-Erd-Metallen.

Nachrichten: Zurück zu den Mobiltelefonen.

Hagelüken: Die setzen wir ohne Akkus in den schmelzmetallurgischen Prozess ein. Da werden die Metalle abgetrennt, konzentriert und raffiniert.

Nachrichten: Wie berücksichtigen Sie den Umweltschutz dabei?

Hagelüken: Zunächst durch eine aufwendige Abgasreinigung. Außerdem stellen wir unsere Materialmischungen so zusammen, dass der Chemikalien- und Energieaufwand möglichst gering sind.

Nachrichten: Nennen Sie uns ein Beispiel?

Hagelüken: Autoabgaskatalysatoren sind keramische Träger mit einer Beschichtung, die unter anderem Platinmetalle enthält. Es sind aber relativ hohe Temperaturen nötig, um diese aufzuschmelzen. Beim reinen Leiterplattenrecycling ergäbe sich durch den Organikanteil ein Energieüberschuss. Also verschneiden wir Leiterplatten mit Katalysatoren, geben noch etwas mit Kalk oder Quarz als Schlackebildner hinzu, und dann können wir einen Großteil der Energie, den wir für Material A brauchen, aus Material B ziehen. Zusätzlich nutzen wir zum Beispiel das Kupfer aus Leiterplatten, um Platinmetalle aus den Autoabgaskatalysatoren zu extrahieren.

Nachrichten: Kunststoffe, zum Beispiel Handy-Gehäuse, werden also nicht recycelt?

Hagelüken: Zumindest nicht im engen Sinn als Kunststoffe, aber sie werden sinnvoll verwendet: Zum einen braucht der schmelzmetallurgische Prozess Energie, zum anderen Kohlenstoff als Reduktionsmittel. Beides liefern die Kunststoffe. Außerdem: Wenn solche komplexen Produkte wie Leiterplatten oder Handys mechanisch von den Kunststoffen getrennt werden, führt das zu hohen Goldverlusten. Das Gold geht mit in die Kunststofffraktionen, in die Aluminiumfraktion, in die Stahlfraktion und lässt sich daraus nicht mehr gewinnen. Aber lassen Sie mich klarstellen: Wir wollen keine sauberen Kunststoffe in unsere Prozesse einsetzen; diese gehören in ein stoffliches Kunststoffrecycling. Ich spreche hier lediglich über innige Materialverbünde zwischen Kunststoffen und Metallen.

Nachrichten: Von wie vielen Metallen reden wir hier eigentlich?

Hagelüken: Wir extrahieren 17 Metalle im Hauptprozess. Die Schlacke verwenden wir entweder als Schotter, für den Hafen- und Straßenbau oder als Zuschlagstoff für die Zementindustrie. Was als Abfall übrig bleibt, sind deutlich unter fünf Prozent, bezogen auf das Einsatzmaterial. Diese Reste extrahieren wir aus der Abgas- und Abwasserreinigung. Dort ist eine Senke für Schadstoffe. Kadmium, Quecksilber und so weiter gehen dann in eine Untertagelagerung.

Nachrichten: Was mache ich denn nun mit meinem alten Handy, damit es so restlos aufbereitet wird?

Hagelüken: Sie sollten es in eine Sammelaktion geben, aber das Problem vieler solcher Aktionen ist, dass zu wenig transparent ist, was mit den Handys wirklich passiert. Ein Großteil geht aus Europa raus und wird dann teilweise unter recht abenteuerlichen Verhältnissen recycelt, ohne den Umweltschutz zu berücksichtigen. Auch betragen dort die Metallausbeuten nur einen Bruchteil dessen, was in modernen Anlagen möglich ist.

Nachrichten: Werden die alten Handys denn nicht wieder benutzt?

Hagelüken: Manche werden für eine gewisse Zeit noch verwendet, aber das ist ja nur eine Verlängerung der Lebensdauer. Irgendwann ist das Gerät kaputt, und wenn dann vor Ort keine vernünftige Infrastruktur besteht, gehen die meisten verloren. Damit gehen auch die Rohstoffe verloren.

Nachrichten: So sind wir wieder bei der Ressourcenknappheit. Fürchten Sie sich eigentlich mehr vor der absoluten, der temporären oder der strukturellen Ressourcenknappheit?

Hagelüken: Ich fürchte mich nicht. Aber wir müssen uns heute in Deutschland - und in Europa - Gedanken machen über die sicherere Versorgung mit Rohstoffen. Bei so komplexen Gebilden wie der Versorgungssituation kann das Recycling allein kein Allheilmittel sein. Es ist ein wichtiger Beitrag, aber man muss das Gesamtsystem erst mal analysieren und Schrauben finden, an denen man drehen kann.

Aus Nachrichten aus der Chemie» :: November 2011

Ausgewählte Artikel
Ausgewählte Stellenangebote