Studie zu Zukunftstechnologien und Ressourcen

Seltene Erden als Stolperstein?

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Primärbedarf Elektro-PKW Welt / Gesamtprimärproduktion 2010 (in %)

Zukunftstechnologien im Bereich Energiewirtschaft oder Mobilität steigern die Nachfrage nach bestimmten Rohstoffen. Vor allem bei Seltenen Erden ist daher bis zum Jahr 2030 ein überproportionaler Bedarf möglich.

Es gilt daher alternative Technologiekonzepte zu entwickeln, die ohne diese Rohstoffe auskommen oder effiziente Recycling-Systeme zu finden.

Dies sind zentrale Ergebnisse eines Forschungsprojektes zu ressourcenpolitischen Aspekten der Elektromobilität, welches das Öko-Institut in Zusammenarbeit mit Daimler, Umicore und der TU Clausthal im Auftrag des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) durchgeführt hat.

Die Projektpartner identifizierten zunächst 12 Metalle, die besonders wichtig für die Herstellung von Elektroautos sind. Diese sind Kupfer für alle Komponenten, Seltene Erden wie Neodym, Praseodym, Dysprosium und Terbium für die Elektro­motoren sowie Indium, Gallium, Germanium, Gold, Silber, Platin und Palladium für die übrigen Komponenten wie Leistungselektronik. Das Projektteam bemaß an­schließend den möglichen zukünftigen Bedarf durch die Elektromobilität an den prioritären Metallen.

»Wir sehen für eine Reihe der untersuchten Metalle einen zum Teil stark steigenden Bedarf bis zum Jahr 2030. Einer der Gründe dafür ist die Elektromobilität, wenn deren Marktdurchdringung so verläuft, wie sie in globalen Strategien skizziert oder innerhalb der Nationalen Plattform Elektromobilität angedacht wird«, sagt Dr. Matthias Buchert, Projektleiter am Öko-Institut die Ergebnisse der Szenarienanalysen. »Am markantesten zeigte sich der Anstieg bei Dysprosium.«

Das knappe Angebot an Dysprosium, das heute vorwiegend in China produziert wird, steht ein stetig wachsender Bedarf gegenüber: Zum einen für die Elektromobilität zum anderen aber vor allem in Anwendungsbereichen wie etwa der Herstellung von Neodym-Eisen-Bor-Magneten, die für die stark wachsende Produktion von Windkraftanlagen benötigt werden. Die Ergebnisse zeigen weitere, klare Tendenzen: Im Vergleich zur gesamten Primärproduktion der Metalle im Ausgangsjahr 2010 fielen vor allem die Seltenen Erden wie Neodym, Praseodym und Terbium sowie Gallium als besonders relevant auf. So kommt Gallium neben der Elektromobilität auch in der PV und in LEDs zum Einsatz.

Um mittel- und langfristig Versorgungsengpässe einzudämmen, nennt das Öko-Institut zwei wesentliche Strategien: Zum einen den effizienten Einsatz von Ressourcen und wo möglich den Ersatz durch andere Technologien. Zum anderen die Entwicklung von Recyclingstrategien für Seltene Erden und andere kritische Metalle bis zur Marktreife, um auf lange Frist Verknappungen zu vermeiden.

»Die Rückgewinnung wichtiger Edelmetalle zum Beispiel aus den Katalysatoren von Altautos kann bereits heute die Nachfrage und die Umwelt deutlich entlasten«, sagt Buchert weiter. »Gerade die im vergangenen Jahr stark angestiegenen Weltmarktpreise für Seltene Erden zeigen die Potenziale für ein neues Herangehen an das Bewahren der Rohstoffe, die uns nicht unendlich zur Verfügung stehen.«

Um kritische Situationen wie durch eine nahezu aus­schließliche Förderung in einem Land zu vermeiden, ist es notwendig neue Lagerstätten vor allem von Seltenen Erden zu erkunden und zu erschließen. »Ein umweltverträglicherer Bergbau, Recycling, Substitution sowie die effiziente Förderung und der Einsatz kritischer Metalle wird eine permanente Aufgabe für den Forschungs- und Technologiestandort Deutschland sein«, fasst Prof. Dr. Daniel Goldmann zusammen. »Nur so können wir die mit der Verbreitung der Elektromobilität angestrebten ökologischen Früchte tatsächlich ernten«.

Für die Berechnung in verschiedenen Szenarien – Innovationsszenario, Recyclingszenario, Substitutionsszenario – setzten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler auf den globalen Marktszenarien von McKinsey 2009 für die Entwicklung der Elektromobilität auf. Diese wurden verknüpft mit differenzierten Mengendaten der prioritären Metalle zu den wesentlichen Komponenten der unterschiedlichen Antriebstypen der Elektromobilität wie Hybrid-, Plug-In-, Range-Extender-, Batterieelektrisches- und Brennstoffzellen-Fahrzeug. Das Projektteam diskutierte die ausgewerteten Daten für den spezifischen Rohstoff­bedarf der jeweiligen Komponenten mit externen Experten in Fach-Workshops.