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Neue Dera-Studie Steigende Rohstoffnachfrage durch Zukunftstechnologien

Redakteur: Sabine Mühlenkamp

Die Deutsche Rohstoffagentur (DERA) in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) stellte am 1.7.2021 auf einer gemeinsamen Fachkonferenz mit dem Fraunhofer-Institut für System- und Innovationsforschung ISI sowie dem Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration IZM eine neue Forschungsstudie zum wachsenden Rohstoffbedarf für Zukunftstechnologien vor.

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Die Grafik zeigt in unterschiedlichen Szenarien den Bedarf an Rohstoffen in ausgewählten Zukunftstechnologien für das Jahr 2040. Basis sind die Produktionszahlen von 2018.
Die Grafik zeigt in unterschiedlichen Szenarien den Bedarf an Rohstoffen in ausgewählten Zukunftstechnologien für das Jahr 2040. Basis sind die Produktionszahlen von 2018.
(Bild: BGR)

„Solche Onlineveranstaltungen, wie sie in der Pandemie an der Tagesordnung waren, wären ohne Hardware, sprich Rohstoffe, gar nicht möglich“, legte Dr. Volker Steinbach, Leiter der Abteilung 1 „Rohstoffe“ bei der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) den Finger auf die offene Rohstoffwunde. Zudem verwies er auf weiteren großen Bedarf: „Bis 2045 will Deutschland Klimaneutralität erreichen. Dafür benötigen wir andere Rohstoffe als bisher und in größeren Mengen.“

„Dabei sind eigentlich genug Rohstoffe vorhanden, aber die Exploration wird zunehmend aufwändiger“, so Dr. Steinbach. "Um eine Mine zu eröffnen, vergehen von Exploration bis zur Gewinnung mindestens 10 Jahre." Das bedeutet etwa für die Automobilindustrie, dass sie sich frühzeitig entscheiden muss, welche Maßnahmen sie für die Rohstoffversorgung anstoßen muss.

Steigender Bedarf mit Blick auf die Zukunftstechnologien

Die im Auftrag der DERA von den Fraunhofer-Instituten ISI und IZM erstellte Studie „Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2021“ kommt zu dem Ergebnis, dass der Rohstoffbedarf mit Blick auf die Zukunftstechnologien im Jahr 2040 bei insgesamt elf Metallen deutlich über dem heutigen Produktionsstand liegen könnte.

Das betrifft beispielsweise die Nachfrage für Lithium, die aufgrund des wachsenden Bedarfs nach Batterien für die Elektromobilität die heutige Produktion um das 5,9-fache übertreffen könnte. Bei Scandium, das für den Einsatz in der Wasserstofftechnologie benötigt wird, könnte der Bedarf sogar um das 7,9-fache über der aktuellen Produktion liegen. Auch Platin und Ruthenium, wichtig für die Produktion von Festplatten, zählen im Zeitalter der zunehmenden Digitalisierung zu den Metallen, die künftig stärker nachgefragt werden. Hier könnte die zukünftige Nachfrage die derzeitige Produktion um das 4,3- beziehungsweise 19-fache übersteigen.

Insbesondere bei Rohstoffen, die in wenigen Ländern produziert werden und deshalb eine hohe Angebotskonzentration im Markt aufweisen, könnte dies zu neuen Herausforderungen bei der Rohstoffversorgung führen. Um die Situation zu verdeutlichen: 60 Prozent der benötigten Rohstoffe kommen aus nur 10 Ländern. Jedes dieser Länder hat andere Bedingungen und unterschiedliche Länderrisiken. Zudem kommen 40 Prozent der Rohstoffe aus Ländern mit einem erhöhten Länderrisiko.

Hohe Angebotskonzentration gibt es beispielsweise neben den Platingruppenelementen auch bei Kobalt, das für Lithium-Ionen-Batterien benötigt wird, und Seltene Erden, die in der Elektromobilität und in Windkraftanlagen eingesetzt werden.

In Zukunft sollten vor allem strategische Partnerschaften mit Lieferanten verstärkt werden. Gerade technologisch getriebene Nachfrageimpulse haben in der Vergangenheit zu starken Preisausschlägen bei mineralischen Rohstoffen geführt. In stark konzentrierten Rohstoffmärkten mit global wenigen Lieferanten können Produktionsausfälle zusätzlich auch schnell zu Lieferausfällen in der verarbeitenden Industrie führen.

Technik, Marktreife und Recyclingbedarf

Für die Studie wurden die 33 wichtigsten Zukunftstechnologien untersucht. Kriterien bei der Auswahl der betrachteten Technologien waren der jeweilige Stand der Technik, die Marktreife und das Recyclingpotenzial. Hinterfragt wurde in unterschiedlichen Szenarien (siehe Grafik SSP1, SSP2, SSP5) untersucht, welche Impulse eine künftige industrielle Nutzung von Zukunftstechnologien auf die Rohstoffnachfrage auslöst und auf welche Rohstoffe solche Innovationen besonders angewiesen sind.

„Mit der Energie- und Mobilitätswende wird der Bedarf an Metallen erheblich steigen“, erklärte der Leiter der Dera, Dr. Peter Buchholz. „Für die Unternehmen ist daher ein gutes Rohstoffrisikomanagement wichtig. Sie sollten ihre gesamte Lieferkette für potenziell kritische Rohstoffe durchleuchten, Schwachstellen identifizieren und mit den Zulieferern Strategien erarbeiten, wie sie sich vor Ausfällen und starken Preisvolatilitäten schützen können“, betonte Buchholz.

Fokus auf die Recycelfähigkeit von Batterien

Wie sich die Situation für die Automobilherstellung darstellt, beschrieb Dr. Marko Gernuks, Manager Life Cycle Assessment, Rohstoffanalysen und Recycling bei der Volkswagen AG. „Mittlerweile geht es nicht mehr allein nur um die Kosten, Verfügbarkeit und Menschenrechte, sondern auch um den Carbon Foodprint“, nannte Dr. Gernuks nur einige Herausforderungen. „Der Ausbau der Elektromobilität ist der Startpunkt zur Konzern-Dekarbonisierung.“ Dabei ist die Herstellung der Li-Ionen-Batterie der zentrale Stellhebel zur Verbesserung des Carbon Fooprints bei der Herstellung von E-Fahrzeugen. So sind allein in Europa derzeit sechs Giga-Zellfabriken mit einer Gesamtproduktion von 240 GWh in Planung.

Im Vordergrund bei der Entwicklung stehen Aufgaben, wie Verbesserungen bei der Kathodenmaterialherstellung und der Anode, der Einsatz von CO2-optimierten Rohstoffen und das Ramp-up von recycelten Rohstoffen. So hat Volkswagen Anfang des Jahres eine eigene Pilotanlage für das Batterierecycling in Salzgitter in Betrieb genommen. Die Rohstoffe werden hier mit hohen Quoten zurückgewonnen und können wieder in neuen Batteriezellen eingesetzt werden.

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