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Rohstoffe

Wo der Bedarf kräftig steigen wird

02. Juli 2021, 09:36 Uhr   |  Heinz Arnold

Wo der Bedarf kräftig steigen wird
© Orocobre

Werk zur Lithiumgewinnung von Orocobre.

Der Bedarf an Scandium, Lithium, Schweren und Leichten Seltenerdmetallen, Iridium und Kobalt wird drastisch ansteigen, wie die DERA ermittelt hat.

Der technologische Wandel kann sich jedoch signifikant auf die Nachfrage nach einzelnen mineralischen Rohstoffen auswirken, so schreibt die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) in der Studie »Rohstoffe für Zukunftstechnologien«, die sie im Auftrag des BMWi erstellt hat.

Einige Ergebnisse: So ist der Bedarf im SSP1 (Nachhaltigkeit) z.
B. Der Bedarf an Scandium aufgrund des Einsatzes von Wasserstofftechnologien und bei Lithium aufgrund des höheren Bedarfs in der Elektromobilität sehr hoch – zumindest wenn der Shared Socioeconomic Pathway 1 (SSP1) zugrunde gelegt wird, der von einem nachhaltigen Szenario ausgeht. Im SSP 5 (Fossiler Pfad) wird die Rohstoffnachfrage dieser beiden Metalle aber unterhalb der Produktionsmenge 2018 liegt.

Auf der anderen Seite liegen die Bedarfe für Ruthenium und Platin im SSP5 besonders hoch, weil in diesem Szenario im Jahr 2040 große Datenmengen und Speicherkapazitäten in Rechenzentren angenommen werden. Die für die Rohstoffe jeweils wichtigsten Zukunftstechnologien mit den größten Bedarfen sind in Tab. 0.1 dargestellt. Der über die betrachteten Zukunftstechnologien hinaus bestehende Rohstoffbedarf ist nicht berücksichtigt.

Je nach Entwicklungspfad unterscheiden sich die im Jahr 2040 benötigten Rohstoffmengen für die untersuchten Technologien zum Teil also sehr deutlich. Aufgrund der nachhaltigen Entwicklung in SSP1 wird vor allem die Dekarbonisierung vorangetrieben, was zu einem hohen Rohstoffbedarf an Scandium, Lithium, Schweren und Leichten Seltenerdmetallen, Iridium und Kobalt führt, siehe Abb. 5.1. Der Bedarf resultiert vor allem aus den Wasserstofftechnologien, Lithium-Ionen-Hochleistungsspeichern, Feststoffbatterien, Elektrischen Traktionsmotoren, Windkraftanlagen und
Hochleistungs-Permanentmagneten.

Deutsche Rohstoffagentur
© Deutsche Rohstoffagentur

Bedarf unterschiedlicher Rohstoffe für ausgewählte Zukunftstechnologien für das Jahr 2018 und im SSP1 im Jahr 2040 im Vergleich zur Primärproduktion der jeweiligen Rohstoffe im Jahr 2018.

Scandium-Bedarf könnte sich verachtfachen

In diesem Szenario könnten sich die benötigte Menge an Scandium bis 2040 um den Faktor 7,9 erhöhen, der Bedarf an Lithium um den Faktor 5,9, Disprosium/Therbium-Bedarf wird sich um den Faktor 5,5, Iridium um den Faktor 5, Kobalt um den Faktor 3,9, Ruthenium um den Faktor 2,4 Neodym/Praseodym um den Faktor 2,2 du Germanium um den Faktor 1,7 erhöhen. Es folgen Tantal (x 1,4) und Lanthan (1,1).

Im Bereich der Digitalisierung wird in SSP1 unterstellt, dass alle Menschen an dieser Entwicklung teilhaben sollen, so dass auch Ruthenium (HDDs) und Germanium (Glasfaserkabel) einen hohen Bedarf ausweisen. Im SSP5 fällt vor allem der hohe Bedarf an Ruthenium auf, der durch den hohen Speicherbedarf in den Rechenzentren hervorgerufen wird, siehe Abb. 5.3. Dieser ergibt sich aus einer im SSP5 unterstellten ungehemmten Nutzung der Digitalisierung durch Streaming-Dienste in hohen Auflösungen, zahlreichen Backup-Daten u. a. Die Bedarfe an Rohstoffen für die Elektromobilität und die Dekarbonisierung im Jahr 2040 sind deutlich geringer und liegen teilweise unter der Produktion von 2018.

Die Bedarfe bis 2040 im RAhmen des SSPs-Szenarios.
© Deutsche Rohstoffagentur

Die Bedarfe bis 2040 im Rahmen des SSP2-Szenarios.

SSP2 bietet ein gemischtes Bild, vergleiche Abb. 5.2. Die Rohstoffbedarfe sind nicht so extrem wie in SSP1 und SSP5, erfordern zu ihrer Deckung bei sieben Metallen, nämlich bei den Leichten Seltenerdmetallen, Kobalt, Iridium, Scandium, Lithium, Ruthenium und den Schweren Seltenerdmetallen, allerdings immer noch eine Verdopplung bis etwa eine Versiebenfachung der jeweiligen Produktion aus dem Jahr 2018. Insgesamt wird durch die SSPs ein breites Bild einer zukünftigen Entwicklung aufgespannt, die jeweils unterschiedliche Schwerpunkte in der Technologieentwicklung setzt.    

Wie bei den Vorgängerstudien hängen die Ergebnisse sehr von den untersuchten Technologien und ihrer Marktdiffusion ab. Für elf Metalle könnte der Bedarf für die betrachteten Zukunftstechnologien im Jahr 2040 in der Größenordnung der Produktion 2018 oder darüber liegen, siehe Abb. 0.1. In der Abbildung ist aber auch ablesbar, dass der Bedarf zum Teil stark von den Szenarien abhängt.

Im Gegensatz zu den Vorgängerstudien, bei denen Zukunftstechnologien einzelnen Branchen zugeordnet waren, sind die in dieser Studie betrachteten 33 Technologien nach Clustern dargestellt. Die Cluster sind »Mobilität, Luft- und Raumfahrt«, »Digitalisierung und Industrie 4.0«, »Energietechnologien und Dekarbonisierung«, »Kreislauf- und Wasserwirtschaft« sowie »Strom- und Datennetzwerke«. In den Clustern werden auch Technologien untersucht, die keine Zukunftstechnologien aber wesentlich für die Cluster sind, wie der Ausbau von Stromnetzen.

Die Bedarfe im Rahmen des SSP5-Szenarios (Fossiler Weg)
© Deutsche Rohstoffagentur

Die Bedarfe im Rahmen des SSP5-Szenarios (Fossiler Weg)

Um die zukünftige Entwicklung der verschiedenen Technologien möglichst konsistent abbilden zu können, werden als Rahmenszenarien die Shared Socioeconomic Pathways (SSPs) genutzt, die im Rahmen des 5. Sachstandsberichts des Weltklimarates (IPCC) für klimapolitische Fragestellungen erstellt wurden. Für die ausgewählten Szenarien SSP1 (Nachhaltigkeit), SSP2 (Mittelweg) und SSP5 (Fossiler Pfad) werden die Narrative für die einzelnen Cluster ergänzt und mit Zahlen hinterlegt, sofern diese nicht direkt aus der SSP-Datenbank des International Institute for Applied Systems Analysis entnommen werden konnten.

Die für die SSPs dargestellten Zahlen stellen keine prognostizierten Werte dar, sondern veranschaulichen verschiedene nach aktuellem Erkenntnisstand realistisch erscheinende Entwicklungsmöglichkeiten. Zentrales Anliegen dieser Studie ist die Identifizierung relevanter Technologie- und Rohstofffelder, um weiterführende Arbeiten zu motivieren, welche sich einerseits intensiver mit den Herausforderungen der einzelnen Technologien und Rohstoffen beschäftigen und andererseits konkrete Maßnahmen erarbeiten bzw. weiterentwickeln. Zur Sicherung der Rohstoffversorgung für die Wirtschaft kommen generell die folgenden bekannten Maßnahmen in Betracht:

  • Ausbau und Effizienzsteigerung von Erzabbau bzw. Metallgewinnung,
  • Substitution auf Material- und Technologieebene,
  • Ressourceneffizienz in Produktion und Anwendung,
  • Recycling, gewährleistet durch recyclinggerechtes Design, Rückführungsstrategien und effiziente Recyclingtechnologien.

Welche Möglichkeiten zur Rohstoffsicherung bestehen, sollte inhärenter Bestandteil der Grundüberlegungen bei der Entwicklung neuer Technologien sein. Aktuelle Rohstoffpreise sind abhängig von vielen Faktoren und kein Maß für die langfristige physische oder ökonomische Verfügbarkeit eines Rohstoffs.

Sie sollten daher nicht allein Basis langfristiger, zukunftsrelevanter Entscheidungen sein.

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