KIT-Audio, der Forschungspodcast des Karlsruher Instituts für
Technologie.
Unser Ziel muss sein, den Rohstoff über den gesamten Lebenszyklus zu
betrachten.
Und das schließt mit ein Bewertungsszenario, Ökobilanzierung,
Lifecycle Analysis.
Insofern ist die große Herausforderung, all diese Expertise, die wir
im KIT haben, zusammenzubündeln.
Dort, wo es uns fehlt, durch externe Partner einzubringen, um damit
für unsere Partner aus Wissenschaft, Wirtschaft und Politik
entsprechende Angebote zu formulieren.
Das ist das Neue bei dem Think Tank, dass es weder ein rein
technologisch -wissenschaftliches Institut ist, noch ein reines
Industrieinstitut, sondern dass hier drei verschiedene Stakeholder mit
eigenen Interessen am Tisch sitzen und sich zusammenfinden und dass
hier auch praktische Schlussfolgerungen aus bestimmten Projekten
gezogen werden.
An den global gesehenen Investitionen in die Auffindung neuer
Rohstoffe hat Europa nur einen Anteil von drei Prozent.
Das heißt, auf einen Zeithorizont von Dekade bis zwei Dekaden hin wird
sich die Situation in Europa nicht ändern, weil wir nicht genügend
investieren in das Auffinden neuer Rohstoffe.
Rohstoffwende?
Der Think Tank Industrielle Ressourcenstrategien nimmt seine Arbeit
auf.
Ein Audio-Podcast des Karlsruher Instituts für Technologie.
KIT Audio.
Forschung hören.
Wie in einem Brennglas führt es die Energiewende vor Augen.
Neue Technologien entstehen nicht im luftleeren Raum.
Wer die Effizienz von Solarzellen oder die Ausbeute von
Windkraftanlagen steigern will, braucht nicht nur gute Ideen, sondern
auch neue Materialien.
Die Hightech-Industriegesellschaft funktioniert schon lange nicht mehr
allein mit Kupfer, Stahl und Aluminium.
Exotische Materialien wie Neodym, Terbium oder Lantan werden
gebraucht, will man die Möglichkeiten der Hochtechnologien des 21.
Jahrhunderts ausschöpfen.
Nahezu verdreifacht hat sich die Zahl der unterschiedlichen
industriell genutzten Materialien in den letzten 100 Jahren.
Fieberhaft durchforschen Wissenschaftler das Periodensystem der
Elemente auf der Suche nach neuen Rohstoffen, deren physikalische oder
chemische Eigenschaften den Vorstoß in bisher unerreichbare Grenzzonen
der Miniaturisierung und Effizienz erlauben.
Eine nachhaltige Entwicklung neuer Technologien kann vor der Frage der
dafür benötigten Rohstoffe nicht die Augen verschließen.
Das ist der Grundgedanke, der im Februar 2018 zur Gründung der
Karlsruher Denkfabrik industrielle Ressourcenstrategien geführt hat.
Was nützen alle wissenschaftlichen Durchbrüche, wenn die für die neuen
Technologien benötigten Materialien unerwartet neue ökologische
Probleme nach sich ziehen oder aber nicht in ausreichenden Mengen zu
ethisch verantwortbaren und wirtschaftlich bezahlbaren Bedingungen zur
Verfügung stehen?
Nicht nur bei Rohstoffen für Hochtechnologien können unerwartete
Probleme auf die Industriegesellschaften zukommen.
Auch bei einem so scheinbar banalen Grundstoff wie Sand ist die lokale
Versorgungssicherheit für die Bauindustrie nicht garantiert.
Insgesamt hat sich der globale Rohstoffverbrauch in drei Jahrzehnten
verdreifacht und bis zur Jahrhundertmitte gehen Experten noch einmal
von einer Verdopplung auf 180 Milliarden Tonnen pro Jahr aus.
Das hat mit der nachzuholenden Entwicklung der sogenannten
Schwellenländer zu tun, aber auch das im Vergleich dazu eher
bescheidene Wirtschaftswachstum in den entwickelten Gesellschaften
trägt mit dazu bei.
Höchste Zeit also für einen ganzheitlichen Ansatz, wie ihn der
Karlsruher Think Tank vertritt, will man nicht riskieren, dass
Versorgungsengpässe eintreten, die Weltmarktpreise in astronomische
Höhen klettern oder gar eines Tages erneut Kriege um
Rohstoffressourcen geführt werden.
Das Vertrauen der Weltmarkt werde das schon richten, ist spätestens
mit den jüngsten protektionistischen Tendenzen dahin.
Entstanden ist die Idee aus einer Studie, die unter Leitung von
Professor Faulstich im Rahmen des Ressourceneffizienz- und
Kreislaufwirtschaftskongresses, der vom Land schon seit vielen Jahren
durchgeführt wird, angestellt wurde.
Thomas Meyer ist Hauptgeschäftsführer und Vorstand der Chemieverbände
Baden -Württemberg.
Er wurde im Februar 2018 zum Vorsitzenden des Beirats The Think Tanks
Industrielle Ressourcenstrategien gewählt.
Dort sind neben dem federführenden Stuttgarter Umweltministerium noch
drei weitere Landesministerien vertreten.
Hinzu kommt das Karlsruher Institut für Technologie als Koordinator,
Wirtschaftsverbände und große Industrieunternehmen wie Daimler, Audi
und Bosch.
Gemeinsam bestimmen sie die politisch-strategische Ausrichtung der
Denkfabrik.
Diese Einrichtung ist einzigartig, nicht nur ländleweit, sondern
bundesweit, auch europaweit.
Die Zusammenarbeit zwischen Industrie, Politik und Wissenschaft
bekommt hier eine ganz neue Qualität, weil man nicht beeinflussen
möchte, weil man nicht in einer konfrontativen Position steht, sondern
man arbeitet gemeinsam zusammen.
Und das ist auch eine neue Art der Kommunikation.
Ich glaube nicht, dass wir in der Auseinandersetzung Politik
vorantreiben können.
Ich glaube, dass es wichtig ist, so etwas auf einer konsensualen Basis
zu machen.
Die politischen Vorgaben der grünen Landesregierung sind ehrgeizig.
Die Denkfabrik ist Teil der 2016 verabschiedeten Landesstrategie
Ressourceneffizienz.
Im Dialog von Politik, Wirtschaft und Wissenschaft sollen konkrete
Konzepte entwickelt werden, wie man ökonomisches Wachstum hinbekommt,
ohne den Planeten weiter auszublündern.
Im Augenblick läuft das weltweit eher umgekehrt.
Der Ressourcenverbrauch steigt noch schneller als die Wertschöpfung.
So fügt sich der Karlsruher Think Tank auch in die nationale
Nachhaltigkeitsstrategie, die bis 2020 die Rohstoffproduktivität im
Vergleich zu 1994 verdoppelt sehen will.
Wir müssen uns Gedanken machen, wie kommen wir an die Rohstoffe, die
wir in Produkte einsetzen, auch wieder ran, dass wir also diesen
Kreislauf auch besser schließen.
Professor Thomas Hirt ist Vizepräsident für Innovation und
Internationales des KIT.
Er vertritt die Wissenschaft im Beirat und ist Sprecher der Think
Tanks.
Ich denke, dass wir bei allen Elementen auch zu so hohen
Verwertungsquoten kommen, wie wir sie beispielsweise bei Eisen und
Stahl haben oder bei Kupfer oder bei Aluminium.
Da sind wir bei vielen Elementen noch weit davon entfernt.
Für einen rohstoffarmen Wirtschaftsraum wie Baden-Württemberg, dessen
Wertschöpfung vorrangig auf technologisch fortgeschrittenen Produkten
und Produktionsprozessen beruht, ist die Versorgung mit Grundstoffen
schlicht eine Schicksalsfrage.
Vor allem, wenn man im Südwesten nicht wie anderswo den Weg einer
massiven Deindustrialisierung gehen will.
Baden-Württemberg ist ja ein Hochtechnologiestandort und auf den
Rohstoffimport angewiesen.
Insofern schauen wir uns diese Hochtechnologien genau an.
Rohstoffe beispielsweise für die Automobilwelt der Zukunft, wo wir
mehr Materialien für Batterien und so weiter brauchen.
Dort geht es darum, dass wir den gesamten Lebenszyklus betrachten, von
der Rohstoffgewinnung über die Rohstoffnutzung, das Recycling.
Da geht es darum, dass wir die Produkte anschauen, dass die Produkte
besser recyclingfähig sind.
Es geht um Leichtbaumaterialien, Kohlenstofffaser, verstärkte
Kunststoffe, wo es uns gelingen muss, den Kunststoff und die Faser
wieder entsprechend zurückzugewinnen.
Vor allem in solcher Qualität, dass wir da hochwertige Produkte wieder
herstellen können.
Eine mehrdimensionale Aufgabe, die nur interdisziplinär gelöst werden
kann.
Mit einer deutlich verbesserten Recyclingfähigkeit muss ein
Rohstoffkreislauf künftig auch in Bereichen geschlossen werden, wo er
im Unterschied zu Stahl oder Kupfer gegenwärtig sehr schlecht
funktioniert.
Beim Kunststoff zum Beispiel, dort sind die vielen eingesetzten
Kunststoffvarianten ein gewaltiges Problem.
Aber auch die Produktion so zu optimieren, dass bei der Herstellung
nicht nur minimale Energie, sondern auch möglichst geringe
Materialmengen eingesetzt werden, gehört zu den zentralen Aufgaben der
Thinktanks.
Beide Strategien gehen Hand in Hand mit den Zielen des Umweltschutzes.
Wie die lange Leidensgeschichte des Westens mit der Ressource Erdöl
zeigt, wird es aber auch um geopolitische Fragestellungen gehen
müssen.
Politische Risiken für die Versorgungssicherheit bei Importen müssen
bewertet und die Suche nach alternativen Lagerstätten muss
vorangetrieben werden.
Was kommt von wo und wo geht es hin?
Aus der chemischen Industrie ist es ganz wichtig zu wissen, wo
Rohstoffe herkommen und wo sie hinfließen, wo sie überhaupt
verbleiben, wie sie eingesetzt werden und in welchem Maße sie
vorhanden und verfügbar sind.
Thomas Meyer, Vorstand der Chemieverbände Baden-Württemberg.
Man weiß nicht genau, wo sie herkommen.
Es gibt zahlreiche veröffentlichte Tabellen, Statistiken und so
weiter, aber die Aussagen sind nicht sehr präzise und sie verändern
sich.
Und hier einen genaueren Überblick zu bekommen, ist eine ganz wichtige
Aufgabe.
Und aus diesem Themenkomplex heraus sind zwei Themen entstanden,
nämlich die bessere Erfassung von Rohstoffdaten über digitale
Technologien und auch die Ermittlung der Verfügbarkeit
industriewichtiger Rohstoffe.
Das ist nicht nur für die chemische Industrie, aber insbesondere für
die chemische Industrie von großer Bedeutung.
Eine grundsätzliche Bestandsaufnahme, eine Art Inventarisierung der
Grundstoffe, die in den unzähligen Produkten und Produktionsprozessen
gebraucht werden, ist die erste Aufgabe des Karlsruher Thinktanks.
Aufgrund der langen, manchmal mehrfach rund um den Globus verlaufenden
Lieferketten ein schwieriges Unterfangen.
In der Tat ist es so, dass heute oftmals noch der Kunde von seinem
Lieferanten sehr gute Informationen hat.
Der weiß also ziemlich genau, was der Lieferant liefert.
Da gibt es technische Anforderungen, da gibt es Qualitätskriterien.
Das funktioniert ganz gut.
Professor Frank Schuldmann leitet das Institut für
Industriebetriebslehre und industrielle Produktion am KIT.
Er ist Mitglied des wissenschaftlichen Lenkungsausschusses des
Thinktanks.
Wenn Sie aber die Wertschöpfungskette sozusagen hinauflaufen, was dann
die zweite, dritte, vierte vorgelagerte Stufe genau macht, da ist oft
sehr wenig Wissen vorhanden.
Und eine unserer Aufgaben, die wir uns auf die Fahnen geschrieben
haben, ist, entlang der gesamten Wertschöpfungskette Transparenz
herzustellen.
Also Stoffinformationen zu erfassen und fortzuschreiben und allen
Akteuren bereitzustellen.
Eine Datenbank der wichtigsten in Baden-Württemberg genutzten
Rohstoffe soll aufgebaut werden.
In ihr werden vom Ursprung des Materials, beispielsweise in einer Mine
in China, Australien oder Brasilien, über die verschiedenen
Produktionsschritte und die Lebensdauer des fertigen Produkts bis hin
zum möglichen Recyclingprozess, akribisch gebrauchte Mengen und etwa
aufgetretene Verluste der Verlauf der Stoffströme verzeichnet sein.
Das zentrale Problem dabei, wie kann man die Unternehmen dazu bringen,
diese sensiblen Informationen weiterzugeben.
Die Angaben, welche Stoffe in welcher Menge eingesetzt wurden, könnten
Konkurrenten etwa Aufschluss über die Zusammensetzung einer als
Betriebsgeheimnis gehüteten Metalllegierung geben.
Den Vertreter der chemischen Industrie, Thomas Mayer, bietet hier eine
durch virtuelle Währungen wie Bitcoin genutzte dezentrale
Verschlüsselungstechnologie eine Chance, die Blockchain.
Weil die Blockchain-Technologie es ermöglicht, bestimmte Informationen
zu transportieren, ohne geheimhaltungsbedürftige Hintergründe
mitzuvermitteln.
Die könnte man bei den Know-how-Trägern belassen und trotzdem kann man
Zahlen transportieren und zusammenfassen, die von allgemeiner
Bedeutung sind.
Und das ist momentan natürlich ein großer Hemmschuh, wenn Sie
statistisch irgendwas erfassen wollen, es sich aber um Know-how
-trächtige Fragen handelt, dann sind natürlich die Nutzer, Verwender,
Hersteller selten bereit, mit ihrem Know-how an die Öffentlichkeit zu
gehen.
Und mit der Blockchain-Technologie kann man solche Dinge viel besser
eingrenzen und viel besser transportieren.
Zum anderen ist die Zukunft ungewiss, das heißt auch der zukünftige
Rohstoffbedarf ist nicht klar, der hängt ganz stark am technischen
Fortschritt und an der Geschwindigkeit dieses Fortschrittes, wenn man
in Richtung Elektromobilität denkt oder erneuerbare Energien, wo neue
Technologien eingesetzt werden, die unterschiedliche Arten von
Rohstoffen benötigen.
Frau Dr. Rebecca Volk ist Forschungsgruppenleiterin für Projekt- und
Ressourcenmanagement am Institut für Industriebetriebslehre und
industrielle Produktion des KIT.
Eine der großen Herausforderungen des Thinktanks ist die Analyse der
zukünftigen Entwicklung, des technischen Fortschrittes und natürlich
damit auch eine Zukunftsvision für den Produktionsstandort in Baden
-Württemberg und daraus abgeleitet den Rohstoffbedarf, der sich in den
nächsten Jahrzehnten für Baden-Württemberg ergibt.
Die enorme Beschleunigung des technologischen Wandels erschwert eine
Bewertung des zukünftigen Rohstoffbedarfs.
Was heute noch unverzichtbarer Bestandteil einer Hightech-Legierung
ist, kann morgen schon durch ein anderes Element aus dem
Periodensystem ersetzt worden sein.
Wenn wir so eine ganz normale Exploration eines Primärrohstoffes
sehen, dauert es von der Idee nach Gadolinium zu suchen bis zur ersten
Produktion mindestens 10, 15 Jahre.
Die Technologie entwickelt sich schneller.
Das heißt, wir müssen diese Information vorhalten.
Prof. Jochen Kolb leitet die Abteilungen Geochemie und
Lagerstättenkunde sowie Aquatische Geochemie am Institut für
angewandte Geowissenschaften des KIT.
Er ist Sprecher des wissenschaftlichen Lenkungskreises der Karlsruher
Denkfabrik.
Es ist natürlich eine Herausforderung für alle möglichen Rohstoffe,
die zukünftig der Nutzung zugeführt werden können, entsprechende
Rohstoffdaten zur Verfügung zu halten.
Das ist die einzige Möglichkeit, die ich sehe, hier proaktiv zu sein.
Also zu sagen, wir brauchen in fünf Jahren mehr Neodym.
Das wissen wir ja heutzutage nicht, aber wenn wir schon wissen, wo
Neodym lagert, wo Holmium lagert.
Wir müssen uns in Deutschland und auch in anderen Ländern darum
bemühen, eine ordentliche Ressourcenbasis für eine ganze Reihe von
Rohstoffen zu bilden.
Und das schließt die Primärrohstoffe und aber auch die
Sekundärrohstoffe ein.
Das heißt, man sollte nicht nur gucken, was jetzt aus Produkten am
Ende ihres Lebens wieder gewonnen werden kann, sondern was aus alten
Abraumhalden aus dem Bergbau noch mal gewonnen werden kann, was aus
alten Abfalldeponien noch mal wieder gewonnen werden kann.
Die sogenannten seltenen Erdenmetalle wie Neodym oder Holmium sind
zugleich ein Beispiel, dass man die Rohstoffversorgung nicht allein
den Marktmechanismen überlassen kann.
Seltene Erden sind strategisch wichtig für die Umsetzung der
Energiewende.
Dennoch hat der Westen zugelassen, dass China hier eine Art
Doppelmonopol aufbauen konnte.
Im Zuge des Neoliberalismus in Europa ist es dazu gekommen, dass wir
uns eben nicht mehr so sehr die Gedanken darüber machen, wo denn jetzt
letztendlich die Rohstoffe herkommen, sondern wir denken, okay, der
Markt regelt das schon, wir können diese Rohstoffe am internationalen
Markt beziehen.
China hat so um die 90 Prozent oder sogar mehr des Abbaus an allen
seltenen Erden.
Also dort wird fast alles an seltenen Erdenelementen produziert.
China hat hier auch ein Monopol im Know-how aufgebaut.
Das ist eine ganz interessante kapitalistische Geschichte.
China hat es eben nicht nur geschafft, eine Monopolstellung in Bezug
auf die Lagerstätten zu haben, sondern auch auf die Aufbereitung, das
heißt auf die Trennung, Abtrennung aus dem Erz.
China hat es geschafft, hier so ein komplettes Monopol aufzubauen und
uns fehlt hier in Europa das Know-how, das zu durchbrechen und das
müssen wir langsam aufbauen.
Nichts geht verloren in den Kreisläufen der Natur.
Ein ganz wichtiger Punkt ist es, dass wir von der Durchlaufwirtschaft
zur Kreislaufwirtschaft kommen, indem wir die Ressourcen, die wir
schon einmal haben, auch besser nutzen.
Das kann durch Kreislaufschließungen gehen, das kann durch
Mehrfachnutzung gehen, das kann letzten Endes auch dadurch gehen, dass
man Produkte flexibler gestaltet und länger nutzt.
Das sind sicherlich ganz wichtige Dinge.
Der Bausektor ist der Bereich mit den höchsten anthropogenen, also von
Menschen verursachten Stoffumsätzen überhaupt.
Eine Straße, ein Gebäude, ein Bauwerk ist gebaut, es wird einige
Jahre, manchmal Jahrzehnte lang genutzt und dann ist es irgendwie
obsolet, es wird nicht mehr gebraucht, es wird abgerissen und wir
fahren die Stoffe auf die Deponie.
Das kann nicht der Weisheit letzter Schluss sein, sondern auch hier
müssen wir Kreisläufe schließen.
Kreisläufe schließen möglichst auf gleichem Niveau.
Das heißt, am besten ist es, wenn sie Baurestmassen haben, also
Rohstoffe, die aus dem Hochbau kommen, dass sie es schaffen, aus
diesen Rohstoffen auch wieder solche hochwertigen Rohstoffe
herzustellen, dass sie wieder in den Hochbau gehen können.
Also eine Kreislaufschließung, ein Recycling auf gleichem
Qualitätsniveau.
Der Stoffkreislauf im Bausektor muss regional, gelegentlich sogar
lokal geschlossen werden, angesichts der ungeheuren Mengen, um die es
hier geht, die nur mit erheblichem Energieaufwand transportiert werden
können.
Auch hier spielen detaillierte Informationen eine zentrale Rolle.
Man muss wissen, was letztlich in den Gebäuden steckt.
Wenn ich Sand habe, wenn ich Kies habe, dann ist das ein Produkt, das
kann ich wunderbar verwenden.
Sobald ich daraus mineralische Bauprodukte mache und diese in Gebäuden
verbaue, dann habe ich einen Stoffmix.
Dann habe ich vielleicht durch die Nutzung in einem Gebäude
Schadstoffe eingetragen.
Und wenn diese Stoffe dann durch einen Abbruch wieder losgelöst
werden, dann liegen sie vermischt vor, in verunreinigter Form vor.
Das heißt, wir sind erstmal angehalten, für das, was um uns herum
verbaut ist, überhaupt mal Informationen zu gewinnen.
Auch dort gibt es schon Ansätze über digitale Erfassungssysteme,
Gebäudebestände überhaupt erstmal zu inventarisieren, um dann
Rückschlüsse zu bekommen, was an Rohstoffen ist denn da überhaupt
verbaut und dann Schritte zu entwickeln, wie können wir diese Stoffe
sinnvoll aus dem Gebäudebestand wieder herausgewinnen und dann eben
nicht als Abfälle, sondern als Rohstoffe erneut nutzen.
Das Vorbild einer perfekt funktionierenden Kreislaufwirtschaft ist die
Natur.
Hier gibt es keinen Abfall.
Alles, was vergeht, wird zur Grundlage neuen Lebens.
Bei manchen industriellen Rohstoffen wie den klassischen Metallen,
Eisen, Kupfer, Aluminium funktioniert das schon ganz gut.
In anderen Bereichen steht der Industriegesellschaft noch eine
Herkulesaufgabe bevor.
Wir nennen uns ja in Deutschland Recycling-Weltmeister.
Viele Produkte werden aber thermisch recycelt, was erstmal ein guter
Weg ist, immer noch besser als Deponieren oder gar mehr als Plastik
finden.
Professor Dieter Stapf leitet das Institut für Technische Chemie des
KIT und ist Mitglied des Lenkungsausschusses der Karlsruher
Denkfabrik.
Die wenigsten Kunststoffabfälle aus den komplizierten Produkten können
wir wirklich recycelnd zurückführen.
Die Plastikflasche, die können wir wiederverwerten, aber die meisten
Produkte eben nicht.
Und da müssen wir uns fragen, wie kommen wir denn einerseits zu
geringerem Rohstoffverbrauch, aber zum anderen auch wirklich zu einer
Kreislaufwirtschaft, zu einem Kohlenstoffkreislauf, zu einem echten
Recycling der Abfälle, um eben Erdöl und Erdgas zu sparen in Zukunft.
Auf dramatische Weise demonstriert die Plastikverseuchung der Meere,
wie weit die entwickelten Industriegesellschaften noch von einer
wirklichen Kreislaufwirtschaft nach dem Vorbild der Natur entfernt
sind.
Weniger als ein Drittel des weltweit erzeugten Plastiks wird wirklich
recycelt.
Gegenwärtig werden 8% des geförderten Erdöls für die
Kunststoffproduktion eingesetzt.
Wenn kein Umdenken erfolgt, könnten es bis zur Mitte des Jahrhunderts
20 % sein.
Verschmutzte Plastikfolien aus der Landwirtschaft, Verbundverpackungen
aus der Lebensmittelindustrie, die manchmal bis zu einem halben
Dutzend unterschiedliche Kunststoffe enthalten, lassen sich nach
gegenwärtigem Forschungsstand überhaupt nicht sortenrein recyceln.
Aber das Problem ist nicht allein der Verpackungsmüll.
Auf der einen Seite designen wir moderne Produkte, die Energie sparen
sollen.
Nehmen Sie die LED-Leuchte, auch da ist Kunststoff drin, und jede
Menge Metalle.
Ein hochkomplexes Produkt, das Sie hinterher nicht mehr
auseinandernehmen können.
Das müssen Sie eigentlich komplett wieder einschmelzen und dann
stellen Sie sich mal die Aufgabe, daraus wieder Wertmetalle und
Plastik zurückzugewinnen.
Das geht praktisch nicht.
Ein gutes Produkt, aber nicht recycelnfähig.
Und da sehen Sie die Krux.
Einerseits brauchen wir Prozesse und Verfahren, die in der Lage sind,
so komplexe Produkte am Ende doch wieder zu recyceln.
Und andererseits müssen wir auch versuchen, Produkte zu designen, die
recycelnfähig sind.
Hier liegt zugleich eine industriepolitische Chance für
Hochtechnologiestandorte wie Baden-Württemberg.
Wo sonst, wenn nicht hier, kann es gelingen, den Rohstoffkreislauf
künftig auch in den Problembereichen der Hightech-Produkte zu
schließen.
Die strategische Entwicklung entsprechender Recycling-Technologien
könnte den deutschen Südwesten zum Recycling-Weltmeister machen.
Die Initiatoren des Karlsruher Thinktanks haben sich jedenfalls
vorgenommen, hier eine Pionierrolle zu übernehmen.
Eine weitere Aufgabe in diesem Zusammenhang ist die Schließung des
Kreislaufs beim Elektronikschrott.
Wir haben eine sehr, sehr stark progressive technologische
Entwicklung, die dazu führt, dass wir gerade in elektronischen
Bauteilen unglaublich viele Elemente unseres Periodensystems verbauen.
Dort sind Gold, Kupfer für Leitungen, da ist Neodym und Eisen in
Magneten, da sind Europium für grüne LEDs verbaut.
Die Herausforderung, die für das Recycling entsteht, ist, dass diese
unterschiedlichen Elemente auf kleinstem Maßstab intensiv miteinander
verbaut sind, was natürlich die Separierung schwierig macht.
Professor Jochen Kolb, Sprecher des Lenkungskreises der Karlsruher
Denkfabrik.
Das andere Problem ist, dass wir von sehr, sehr geringen Mengen
sprechen.
Das macht natürlich eine ökonomische Gewinnung aus einem Recycling
doppelt schwierig.
Wir kennen schon unterschiedliche Methoden, um unterschiedliche Stoffe
gut herauszulösen.
Zum Beispiel Kupfer, Gold werden über Schmelzprozesse generell aus
Elektronikschrott herausgelöst.
Das führt aber dazu, dass wir seltene Erdenelemente oder andere
Elemente, die dort eingebaut werden, nicht mehr herausgewinnen können
mit heutiger Technologie.
Dann muss man darüber nachdenken, wie man bestimmte Bauteile designen
kann, um sie dann eben doch am Ende wieder einer Produktion zuführen
zu können oder diese sinnvoll in irgendeiner Art und Weise nutzen zu
können.
Wie viel Späne müssen fallen, wenn gehobelt wird?
In dem Thinktank wird es insbesondere um Materialeffizienz gehen und
dabei um die Bewertung von Kreislaufprozessen als globales Thema.
Insofern ist das schon eine völlig andere Sicht auf die
Ressourcenthemen, als das vielleicht bislang gemacht wurde.
Prof. Volker Schulze leitet den Forschungsbereich Fertigungs- und
Werkstofftechnik am WBK-Institut für Produktionstechnik des KIT.
Er ist Mitglied des wissenschaftlichen Lenkungskreises der Denkfabrik.
Also das Vermeiden von Spänen und Schrott in Form von Blechabfällen.
Und auf der anderen Seite haben wir das Thema Hilfsstoffe,
Betriebsstoffe, Werkzeuge und dergleichen.
Diese Betriebsstoffe sind zum Beispiel Kühlschmierstoffe, Schmieröle,
die wir einsetzen müssen und die natürlich in einem Prozess mit den
Spänen als Abfall anfallen.
Sie ökonomisch und ökologisch günstig zu gestalten, ist ein zweites
Thema.
Und ihre Menge überhaupt einzuregeln, ist auch noch ein wichtiges
Thema, dem wir uns widmen werden.
Ich kann mir auch Werkzeuge anschauen.
Da gibt es Hartmetallwerkzeuge, die Sie als Drehmeißel
-Wendeschneidplatten einsetzen.
Dort haben wir einen Verschleiß während des Einsatzes von wenigen
Mikrometern.
Und anschließend ist eine Wendeschneidplatte nicht mehr einsetzbar.
Auch bei den in Produktionsprozessen verwendeten Werkzeugen gilt es,
einen Kreislauf zu schließen.
Es gibt heute wenige große Firmen, die eine Werkzeugsammlung nach dem
Verschleiß und dem Standzeitende der Werkzeuge vornehmen und das dann
gezielt wieder in den Kreislauf zurückgeben.
Man könnte sich vorstellen, dass völlig neue Geschäftsmodelle
entwickelt werden auf Basis von einem Pfandsystem.
Diese regulatorischen Prinzipien müssen noch gefunden werden, um
sicherzustellen, dass auch kleinere Betriebe einen Benefit sehen, ihre
verschlissenen Werkzeuge zu sammeln und an den Werkzeughersteller
zurückzuliefern, der dann die technologische Basis haben muss, um die
Werkzeugbestandteile wieder in ein Neuwerkzeug hineinfließen zu
lassen.
Selbst bei den neuesten ressourcenschonenden Produktionsverfahren
ließe sich die Ausbeute bei den eingesetzten Materialien deutlich
verbessern.
Beispielsweise bei der sogenannten additiven Fertigung, auch als
industrieller 3D-Druck bekannt.
Hierbei wird das Werkstück nicht aus einem Materialblock
herausgefräst.
Sie haben pulverförmige Ausgangsstoffe, die über einen Laserprozess
verschmolzen werden, dort, wo man das Bauteil haben will, in einem
Pulverbett.
Dazu muss ich aber natürlich erst einmal Pulver herstellen.
Das ist ein sehr aufwendiger Prozess, wo Schmelzen verdüst werden.
Da geht also einiges verloren oder wird mehrfach aufgeschmolzen,
sodass es mindestens mal ein Energieaufwand ist.
Und wenn wir jetzt einen additiven Prozess sehen wollen, der
Materialeffizienz vom Feinsten bietet, dann müssen wir uns der
Pulverherstellung und auch der Rezeptur dieser Pulver noch sehr stark
zuwenden.
Wir brauchen vielleicht andere Legierungselemente und diese
Entwicklungen, die stehen alle noch an.
Ressourcensicherung und der Aufbau einer Kreislaufwirtschaft, die
ihren Namen verdient, ist ein gewaltiges und facettenreiches
Forschungsfeld.
Es zeigt exemplarisch die Dilemmata und Sackgassen, in die eine
Hochtechnologiegesellschaft geraten kann, wenn sich der Anstrengung
eines systemischen Ansatzes zu lange entzieht.
Für den Sprecher des Karlsruher Thinktanks, Prof. Thomas Hirt, ist das
Thema Ressourcen eines der entscheidenden Themen der Wissenschaft und
Wirtschaft im 21.
Jahrhundert.
Das KIT hat die großen Themen Mobilität, Energie, Information, aber
ich denke gerade die drei Themen haben eine unwahrscheinlich große
Wechselwirkung mit dem Thema Rohstoffe und auch Umwelt.
Ob das jetzt die Mobilität der Zukunft ist, ob das die
Energieversorgung der Zukunft ist, die Informationstechnologie der
Zukunft, die werden anders aussehen, als sie vielleicht vor 10 oder 20
Jahren ausgesehen haben und damit natürlich auch andere Materialien
benötigen, andere Rohstoffe.
Wenn man jetzt beispielsweise an die Mobilität der Zukunft denkt, die
überwiegend elektrisch sein wird, die neue Energiespeicher braucht,
neue Batteriesysteme, die Brennstoffzellen nutzt, die vielleicht auch
neue Abgaskatalysatoren braucht oder die Informationstechnologie der
Zukunft, wo wir uns in Richtung Quantencomputing entwickeln, wo ganz
andere Elemente plötzlich eine Rolle spielen.
Wir haben jetzt über den Think Tank die Chance, alle Aktivitäten des
KIT im Umfeld Thema Rohstoffe zu bündeln, etwas besser zu koordinieren
und deswegen spielt natürlich auch das KIT-Zentrum Klima und Umwelt
eine große Rolle, weil dort das Thema Rohstoffe auch sehr stark
verankert ist.
Redaktion Justus Hartlieb Titelmusik Arthur Tadeuszian Weitere
Informationen finden Sie unter www.kit.edu.au