Energiewende braucht sichere Rohstoffversorgung

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Ob für Erneuerbare Energien, E-Mobilität oder Energiespeicher – sogenannte Hochtechnologie-Metalle sind eine zentrale Voraussetzung für den Erfolg der Energiewende. Viele der in Generatoren von großen Offshore-Windanlagen verbauten Permanentmagnete benötigen beispielsweise Seltene Erden wie Neodym, Praseodym und Dysprosium. Bei Permanentmagneten in der Elektro-Motortechnik kommt neben Neodym und Dysprosium auch noch Kobalt dazu. Die Produktion von Batterien für Elektro-, Hybrid- und Brennstoffzellen-Fahrzeuge oder zur Speicherung von Solarstrom ist ohne Lithium und Kobalt nicht möglich. In der Dünnschicht-Photovoltaik werden Gallium und Indium gebraucht.

Das Hauptproblem: Die deutsche Importabhängigkeit bei Metallerzen und -konzentraten liegt gegenwärtig bei nahezu 100 Prozent. Zudem sind der Abbau und die Bereitstellung vieler wichtiger Sondermetalle auf wenige Länder und Unternehmen konzentriert.

Forschung zur Absicherung von Hochtechnologie-Metallen

Vor diesem Hintergrund hat das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Jahr 2015 die mit insgesamt 60 Millionen Euro ausgestattete Fördermaßnahme "Innovative Technologien für Ressourceneffizienz - Forschung zur Bereitstellung wirtschaftsstrategischer Rohstoffe (r4)" gestartet. In 40 Verbundprojekten arbeiten führende Rohstoffforscher, Nachwuchswissenschaftler und Industriepartner an Technologien und Lösungen für eine sichere, importunabhängigere Versorgung Deutschlands mit wertvollen Hightech-Ressourcen. Schwerpunkte sind die Suche und Erkundung sowie die Gewinnung und Aufbereitung von Primärrohstoffen, die Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen und die Kreislaufführung von Altprodukten. 

Einige der wichtigsten Zwischenergebnisse:

• Ein neues geophysikalisches Messverfahren wurde im Projekt "DESMEX" erfolgreich getestet. Per Flugsonde und Hubschrauber können damit erstmals Erzvorkommen in einer Tiefe bis zu einem Kilometer erkundet werden.
• Zur Gewinnung von schwer zugänglichen Rohstoffvorkommen konnte im Projekt "UPNS4D+" ein autonomes, kettenbetriebenes Erkundungsfahrzeug, ausgestattet mit 3-D-Sensoren, Kameras und Radar, entwickelt und erfolgreich getestet werden.
• Im Projekt "REWITA" konnten Hochtechnologie-Metalle in den Ablagerungen eines ehemaligen Erzbergwerks bei Goslar genauer quantifiziert werden. Verfahren und Technologien zum Abbau der dort lagernden Vorkommen von Gallium, Indium und Kobalt sind in Vorbereitung.
• Für die versorgungskritischen Metalle Antimon und Titan konnte im Projekt "AddResources" ein lösemittelbasiertes Verfahren für deren Rückgewinnung aus Elektroaltgeräten entwickelt und erprobt werden.
• Mit dem "German Resource Research Institute" (GERRI) wurde erstmals ein virtuelles, nationales Kompetenznetzwerk für metallische und mineralische Rohstoffe eingerichtet.

Forschungsschwerpunkt auf Metall-Recycling

Im Rahmen des BMBF-Programms "r⁴" befassen sich die meisten Vorhaben mit der Rückgewinnung von Sekundärrohstoffen. Insgesamt 19 Verbundprojekte sind in diesem Forschungscluster angesiedelt. Neben "REWITA" zählen dazu die Projekte "Theisenschlamm", "ELEXA" und "Lan-Tex". Dabei geht es unter anderem um die Rückgewinnung von Molybdän, Rhenium, Kobalt, Germanium und Seltenen Erden wie dem Element Lanthan. Eine Einführung in das Recycling von Hochtechnologie-Metallen und Seltenen Erden geben die Springer-Autoren Hans Martens und Daniel Goldmann in den Abschnitten 6.9. und 6.10. ihres Buchkapitels "Recyling von metallischen Werkstoffen und metallhaltigen Abfällen".