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Ressourcen : Der Schlüssel zu den Rohstoffen

  • -Aktualisiert am

Sie tragen die Last und den Rohstoff für unsere Handys. Bild: AFP

Die Jagd auf Metalle und Mineralien für die Stromquellen von morgen ist in vollem Gange. Wie lässt sich die Versorgung sichern und ein Engpass vermeiden? Ein Lagebericht.

          Riesige Wind- und Solarparks, neue Leitungstrassen und Speichermöglichkeiten für den Strom aus erneuerbaren Energiequellen - die Energiewende ist in vielerlei Hinsicht eine große technische Herausforderung, die viel Geld verschlingen wird. Doch die wahre Herausforderung könnte auf einem anderen, bislang wenig beachteten Gebiet liegen. Für die unzähligen Windräder und Solarmodule, die künftig die Stromproduktion sicherstellen sollen, benötigt man Rohstoffe in gewaltigem Ausmaß, ebenso wie große Mengen an Energie, um ebendiese Rohstoffe zu gewinnen und aufzubereiten. Geraten wir also nur vom Regen in die Traufe, wenn wir eine endliche Ressource - die fossilen Brennstoffe - durch eine andere - die mineralischen Rohstoffe - ersetzen?

          Metalle für grüne Energiequellen

          Wie sich die Rohstoffversorgung langfristig sichern lässt und mögliche Engpässe vermieden werden können, sind zentrale Fragen, die immer mehr an Bedeutung gewinnen. China etwa liefert mehr als 95 Prozent der Weltproduktion an seltenen Erden - einer Gruppe von Metallen, die für zahlreiche Hightech-Anwendungen benötigt werden -, hat aber die Ausfuhr in den vergangenen Jahren kräftig gedrosselt. Doch es sind nicht nur diese „grünen“ Metalle wie Neodym, das für Magnete in Windrädern verwendet wird, deren Verfügbarkeit Anlass zur Sorge geben könnte. Auch dem Bedarf an ganz gewöhnlichen Metallen wie Kupfer, Eisen oder Aluminium müsse verstärkte Aufmerksamkeit geschenkt werden, mahnen französische Forscher in der Zeitschrift „Nature Geoscience“ (doi: 10.1038/ngeo1993). Die Wissenschaftler um Olivier Vidal von der Universität Grenoble Alpes haben berechnet, was der Umbau der Stromversorgung von herkömmlichen Kraftwerken auf Windräder und Solarmodule bedeuten würde: Für die umweltfreundliche Variante benötigte man die neunzigfache Menge an Aluminium, die fünfzigfache Menge an Eisen und Kupfer.

          Zurzeit werden 400 Terawattstunden an elektrischem Strom durch Wind- und Photovoltaikanlagen erzeugt. Diese Energiemenge wird in den kommenden Jahren gewaltig steigen. Nach Prognosen der Naturschutzorganisation WWF werden im Jahr 2035 bereits 12 000 Terawattstunden aus diesen Quellen kommen, 2050 wird sich die Energiemenge mehr als verdoppeln. Dafür würde man 3200 Millionen Tonnen Stahl benötigen, 310 Millionen Tonnen Aluminium und 40 Millionen Tonnen Kupfer. Der massive Ausbau der erneuerbaren Energien wird also enorme Rohstoffmengen verbrauchen.

          Noch mehr Energie für die Energiewende

          Um diesen gewaltigen Rohstoffbedarf in den kommenden Dekaden decken zu können, müssten die derzeitigen Fördermengen jedes Jahr um fünf bis 18 Prozent gesteigert werden, schätzen Vidal und seine Kollegen. Die Vorräte dürften in der Erdkruste ausreichend vorhanden sein. Allerdings fließen schon heute zehn Prozent des weltweiten Energieverbrauchs in den Abbau und die Verarbeitung von mineralischen Rohstoffen. Will man die Energiewende vorantreiben, muss man noch mehr Energie investierten.

          Die französischen Forscher warnen davor, dass die Energiewende am Mangel an Rohstoffen scheitern könnte. Es müssen nach ihrer Ansicht frühzeitig die Weichen gestellt und ein umfassendes Rohstoffmanagement betrieben werden. „Die Umstellung auf erneuerbare Energien kann nur dann funktionieren, wenn alle Ressourcen gleichzeitig betrachtet werden“, so die Autoren um Vidal in ihrer Studie. Bei der Entwicklung von neuen Produkten müsse aber auch stets die Versorgung mit mineralischen Rohstoffen berücksichtigt werden.

          Es geht auch nachhaltig und schonend

          Europas Industrie ist bei Metallen stark importabhängig und verbraucht mehr als ein Fünftel der weltweit gewonnenen Metalle, trägt aber beispielsweise bei Eisen und Aluminium nur zu 1,5 Prozent zur globalen Produktion bei. Die französischen Wissenschaftler schlagen deshalb vor, alle Bemühungen in der Wiedergewinnung zu intensivieren. Außerdem sollte Europa sich stärker auf hiesige Vorkommen stützen, um eine nachhaltige und sichere Versorgung zu gewährleisten. Ein vorbildliches Beispiel findet sich in Nordschweden. Dort wird eine Kupfermine betrieben, deren Erz lediglich einen Kupfergehalt von 0,3 Prozent aufweist - halb so viel wie andere Vorkommen auf der Welt. Dank moderner Technik kann die Mine jedoch profitabel arbeiten, und es ist sichergestellt, dass das Erz unter hiesigen ethischen, sozialen und ökologischen Standards abgebaut wird. Auch in Deutschland gibt es ein attraktives Kupfervorkommen. Die Lagerstätte bei Spremberg in der Lausitz etwa, die seit einiger Zeit erkundet wird, enthält schätzungsweise 1,5 Millionen Tonnen des Metalls. Im Jahr 2017 könnte der Baustart für das Bergwerk erfolgen. Am Helmholtz-Institut Freiberg für Ressourcentechnologie werden derzeit neue Verfahren getestet, bei denen Bakterien das wertvolle Kupfer aus dem Erz lösen. Das sogenannte Biomining gilt als besonders umweltschonend und effizient.

          Mineralische Rohstoffe sind in der Erdkruste äußerst unregelmäßig verteilt. Bei einigen Metallen haben bestimmte Länder gleichsam ein Produktionsmonopol. Das trifft sicher auf China und die seltenen Erden zu. Aber auch auf Platin, das zu 80 Prozent aus gerade einmal zwei Minen in Südafrika stammt. So wie das Edelmetall unverzichtbar ist für Autokatalysatoren und Brennstoffzellen, sind auch andere „Hochtechnologie-Metalle“ essentiell für viele Bereiche - Indium etwa für Flachbildschirme oder Tantal für Kondensatoren in Mobiltelefonen. Die Versorgungssicherheit dieser wirtschaftlich äußerst bedeutsamen Mineralien muss allerdings teilweise als kritisch bewertet werden. Vor drei Jahren hat die Europäische Union insgesamt 14 Rohstoffe identifiziert, die in diese Kategorie fallen.

          Unbegrenzte Reichweite

          Das liegt nicht nur daran, dass es insgesamt zu wenig von den Rohstoffen exitieren, schreibt Richard Herrington vom Natural History Museum in London in einem Kommentar in „Nature Geoscience“ (doi: 10.1038/ngeo1947). Zwar lese man immer wieder Meldungen, dass die Vorräte für dieses oder jenes Metall in einigen Jahren erschöpft seien. Unter den Fachleuten besteht aber Einigkeit, dass die Reichweite kein brauchbarer Indikator ist. Erst vor kurzem haben Frank Melcher und Hildegard Wolken von der deutschen Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe in Hannover dargelegt, wie sich die statistische Reichweite wichtiger Metalle in den vergangenen fünfzig Jahren entwickelt hat. Das Ergebnis: Obwohl die Bergbauproduktion vieler Rohstoffe drastisch gestiegen ist, haben sich die Reichweiten nicht wesentlich verändert („Chemie in unserer Zeit“, Bd. 47, S. 32). Denn die geologische Reserve eines Rohstoffs ist eine dynamische Größe. Dabei wird berücksichtigt, welche Vorkommen sicher nachgewiesen sind und sich zu aktuellen Bedingungen wirtschaftlich und technisch abbauen lassen. Preissteigerungen, verstärkte Nachfrage, verbesserte Technik oder neu erschlossene Lagerstätten lassen die Zahlen schwanken.

          Richard Herrington weist in seiner Analyse in „Nature Geoscience“ darauf hin, dass eine Reihe weiterer Parameter die Rohstoffsicherheit beeinflussen wie die Konzentration der Abbaugebiete auf wenige Länder oder Firmen. Die Ölkrise in den siebziger Jahren habe gezeigt, welches Risiko einer solchen Abhängigkeit innewohne. Der Geologe fordert deshalb eine Art zuverlässige Inventur der Rohstoffreserven, eine Abschätzung der Versorgungssicherheit und auch Betrachtungen zu den ökologischen Folgen ihrer Verwendung.

          Begehrte Metalle und Mineralien

          Der weltweite Bergbau konzentriert sich auf etwa ein Dutzend Hauptmetalle, darunter Eisen, Nickel und Chrom. Für eine Reihe der begehrten Rohstoffe gibt es keine eigenen nennenswerten Lagerstätten, sie kommen nur als Koppelprodukt mit diesen Hauptmetallen vor. Dazu gehören beispielsweise Indium, Rhenium oder Kobalt. Indium gewinnt man als Nebenprodukt aus Zinkerzen, Rhenium kommt zum Großteil aus chilenischen Kupferminen. Die Verfügbarkeit dieser Rohstoffe ist somit an die Gewinnung von Zink und Kupfer gebunden. Als es vor fünf Jahren unter den chilenischen Bergleuten zu Arbeiterunruhen kam, wurde prompt Rhenium knapp, dessen Weltmarktpreis in die Höhe schoss. Das Metall ist notwendig für besonders hitzefeste Legierungen, aus denen Turbinen gefertigt werden.

          In der Vergangenheit wurden die wertvollen Koppelprodukte manchmal gar nicht extrahiert, sondern landeten auf Abfallhalden, weil sie nach dem Stand der Technik nicht verwertbar waren oder als wirtschaftlich uninteressant galten. In der Demokratischen Republik Kongo wurden beispielsweise jahrelang Kupfer-Zink-Erze abgebaut und verhüttet. Der darin enthaltene Halbleiter Germanium wanderte auf riesige Schlackehalden. Auch in Deutschland gibt es solche Fundgruben: Im Erzgebirge findet man alte Spülhalden, in denen hohe Konzentrationen an Metallen wie Lithium, Zinn oder Indium vorliegen. Derzeit wird geprüft, ob es sich wirtschaftlich lohnt, die Rohstoffe wiederzugewinnen.

          Rohstoffe aus Konfliktgebieten

          Die meisten wertvollen Lagerstätten sind in der Vergangenheit bereits ausgebeutet worden. So wandert der Bergbau in entlegenere Regionen, was mit höheren Kosten, größerem Energiebedarf und schlechteren ökologischen Bilanzen verbunden sein kann. Die „Red Dog Mine“ im Nordwesten Alaskas ist derzeit der weltgrößte Lieferant für Zink - und liegt inmitten zahlreicher Nationalparks und Schutzgebiete. Eine 80 Kilometer lange Straße verbindet die Mine mit dem Hafen, der aber nur an hundert Tagen im Jahr genutzt werden kann, denn die restliche Zeit ist die See zugefroren. Der Betrieb der Mine gelingt nur unter hohen Umweltauflagen.

          Ein weiteres Problem stellen sogenannte Konfliktrohstoffe wie Tantal dar, deren Abbau unter fragwürdigen ethischen oder sozialen Bedingungen erfolgt. Tantal stammt derzeit überwiegend aus Zentralafrika, vor allem aus der Demokratischen Republik Kongo. Die Reserven sind dort nicht knapp, doch werden viele Tantalerze in Konfliktgebieten abgebaut, und ihr Verkauf trägt dazu bei, die Auseinandersetzungen zwischen verschiedenen bewaffneten Gruppen zu finanzieren. In die gleiche Kategorie fallen sogenannte Blutdiamanten oder Zinn aus illegalem Abbau in Indonesien. Für diese Rohstoffe scheint es geboten, ein System aufzubauen, mit dem sich die Herkunft und damit die Produktionsbedingungen überprüfen lassen. Für Gold aus Kleinbergbau gibt es bereits seit einiger Zeit eine Zertifizierung, die Produktion nach ökologischen und sozialen Mindeststandards garantiert.

          Recycling ist laut Richard Herrington einer der Schlüssel, um die Rohstoffversorgung künftig abzusichern. Noch spielt die Wiedergewinnung für viele Rohstoffe kaum eine Rolle. Die Konzentrationen in den Abfällen sind zu gering, die Verfahren zu aufwändig. Hier besteht ein Nachhol- und Forschungsbedarf, damit Stoffkreisläufe geschlossen werden und die kostbaren Rohstoffe nicht verlorengehen.

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