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13.06.2024 | Werkstoffe | Gastbeitrag | Online-Artikel

Edelstahl hat bessere Ökobilanz als Aluminium

verfasst von: Markus Buckner , Stefan Lindner

4:30 Min. Lesedauer

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Edelstahl beeinflusst den CO2-Fußabdruck von Fahrzeugen im Vergleich mit anderen Werkstoffen deutlich positiver. Darauf weist eine jüngst erschienene Studie von Outokumpu und der fka Aachen hin. 

Die Automobilindustrie steht vor der Herausforderung, den Energieverbrauch und somit die CO2-Emissionen von Fahrzeugen über ihren gesamten Lebenszyklus zu reduzieren. Leichtbauweise gilt hierbei im Engineering von Bauteilen als Grundvoraussetzung. Dafür standen bisher vor allem Werkstoffe wie Aluminium und oberflächenbeschichtete Stahlwerkstoffe im Fokus. Die Studie "Carbon Footprint Study of Stainless Steel in Car Body Applications", die der finnische Werkstoffkonzern Outokumpu gemeinsam mit der fka Aachen GmbH erarbeitet hat, erweitert den bisherigen Fokus um die Ökobilanz und zeigt das Potenzial von Edelstahl als eine nachhaltigere Alternative auf.

Die Untersuchung vergleicht den CO2-Fußabdruck von Edelstahl, Kohlenstoffstahl und Aluminium über den gesamten Lebenszyklus eines Fahrzeugs hinweg in vier verschiedenen Weltregionen mit unterschiedlichen Energiemixen. Neben den EU-Staaten werden die USA, China und Norwegen betrachtet. Die Regionen unterscheiden sich hinsichtlich ihres Anteils an erneuerbaren Energien, Kernenergie, fossilen Brennstoffen und sonstigen Energiequellen teils deutlich. Das Ergebnis ist dennoch eindeutig: Edelstahl schneidet vor allem dank seiner ressourcenschonenden Produktion aus recyceltem Sekundärmaterial am besten ab.

Edelstahl mit Vorteilen in der Ökobilanz

Die Vorteile von Edelstahl werden besonders in Regionen mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien deutlich: Wie die Studie herausarbeitet, macht bei der Betrachtung der Gesamtemissionen im Produktlebenszyklus die Produktionsphase, insbesondere die Herstellung der Rohmaterialien, den größten Anteil an den CO2-Emissionen aus. Hier zeigt sich die Überlegenheit von Edelstahl, dessen CO2-Emissionen in der Produktionsphase 31 % niedriger sind als die von Aluminium. In der Nutzungsphase verursachen Aluminiumbauteile aufgrund ihres geringeren Gewichts zwar etwa 23 % weniger CO2-Emissionen als Edelstahl und Stahl, doch in der Gesamtbilanz, die Produktions- und Nutzungsphase zusammenfasst, liegen die CO2-Emissionen von Aluminium im Vergleich zu Edelstahl um 112 % höher. Ein hoher Anteil erneuerbarer Energien führt generell zu geringeren CO2-Emissionen in der Nutzungsphase, unabhängig vom verwendeten Werkstoff. Dadurch gewinnt jedoch die Produktionsphase, in der Edelstahl besonders überlegen ist, an Bedeutung. Je mehr die Gesellschaft den Wandel zur Nutzung erneuerbarer Energien im Pkw-Bereich vorantreibt, desto wichtiger wird die Betrachtung der Rohmaterialproduktion und desto bedeutsamer wird der aktuelle Vorteil von Edelstahl. 

Die Studie bestätigt den bereits bekannten Kenntnisstand, dass die Werkstoffauswahl erheblichen Einfluss auf die Ökobilanz eines Fahrzeugs hat. Sie zeigt aber auch, dass eine ganzheitliche Betrachtung des Lebenszyklus erforderlich ist, um die tatsächlichen Auswirkungen auf die Umwelt verlässlich abzuschätzen. Nur so lassen sich die CO2-Emissionen wirksam senken und eine nachhaltige Verkehrswende gestalten. 

Neue Perspektiven für den Einsatz von Edelstahl

Damit eröffnet die Untersuchung neue Möglichkeiten für den Einsatz von Edelstahl im Automobilbau. Insbesondere für sicherheitsrelevante Bauteile bietet Edelstahl als Konstruktionswerkstoff dank seiner herausragenden mechanischen Eigenschaften großes Potenzial. Ein Beispiel dafür ist der Einsatz von Edelstahl in Fahrgastzellen, die im Falle eines Unfalls maximalen Schutz bieten müssen und höchsten Crashtest-Anforderungen unterliegen. Auch im Hinblick auf Langlebigkeit und Recyclingfähigkeit punktet Edelstahl: Mit einer Recyclingquote von über 90 % übertrifft Edelstahl die meisten anderen Werkstoffe deutlich. Dies hängt damit zusammen, dass die Edelstahlindustrie seit vielen Jahrzehnten über weltweit funktionierende Schrottkreisläufe verfügt und damit die in der Automobilindustrie angestrebte Zirkularität bereits vorlebt.

Automobilhersteller sollten diese Potenziale nutzen und Edelstahl verstärkt in ihre Leichtbau- und Nachhaltigkeitsstrategien einbeziehen. Dabei gilt es, Kosten und Nutzen sorgfältig abzuwägen und eng mit Zulieferern und Forschungseinrichtungen zusammenzuarbeiten, um die Herausforderungen bei der Verarbeitung des Werkstoffs zu meistern. 

Der Weg zu einer nachhaltigen Mobilität

Wie muss das Auto der Zukunft konstruiert werden, um den Sprung hin zu einer echten Kreislaufwirtschaft zu beschleunigen? Die Studie verdeutlicht, dass die Automobilindustrie ihre Leichtbaustrategien weiter differenzieren muss, um eine nachhaltige Mobilität zu erreichen. Neben der reinen Gewichtsreduktion rücken dabei Aspekte wie Ressourceneffizienz, Recyclingfähigkeit und die Auswirkungen auf die Umwelt über den gesamten Lebenszyklus in den Fokus. Die Ergebnisse zeigen, dass durch den konsequenten Einsatz von Edelstahl im Automobilbau bis zu 20 % weniger CO2-Emissionen möglich sind.

Edelstahl kann hierbei eine Schlüsselrolle spielen – insbesondere in Verbindung mit anderen Leichtbaumaterialien. So lassen sich beispielsweise durch den gezielten Einsatz von Edelstahl in Kombination mit Aluminium oder hochfesten Stählen die Vorteile der verschiedenen Werkstoffe optimal verstärken und gleichzeitig die Nachteile kompensieren. Durch solche Multi-Material-Konzepte könnten langfristig bis zu 40 % Gewicht eingespart werden.

Nachhaltige Mobilität braucht das Engagement aller Akteure

Die Studie zeigt, dass Edelstahl ein vielversprechender Werkstoff für nachhaltigen Automobilbau ist. Es liegt nun an der automobilen Lieferkette, dieses Potenzial zu nutzen und Edelstahl als festen Bestandteil in ihre Leichtbau- und Nachhaltigkeitsstrategien zu integrieren. 

Der Weg zu einer kreislauffähigen Automobilindustrie ist herausfordernd, aber mit Innovationsgeist, zielgerichteter Zusammenarbeit aller Akteure und der richtigen Werkstoffwahl erreichbar. Edelstahl kann dabei eine tragende Rolle spielen – und vielleicht sogar zum Werkstoff der Zukunft im Automobilbau werden. Wenn es gelingt, den Einsatz von Edelstahl im Automobilbau in den kommenden Jahren um 20 % zu steigern, können bis 2030 bis zu 100 Millionen Tonnen CO2 eingespart werden.

Stefan Lindner beschreibt das "CO2-Reduktionspotenzial von nachhaltigem Edelstahl" auch in einem Fachartikel in der MTZ 9-2024, die am 9. August 2024 erscheint.

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