Fossile Infrastruktur als Rohstoffquelle für die Energiewende
in kürze
Eine Empa-Studie zeigt, dass stillgelegte fossile Infrastruktur wichtige metallische Rohstoffe für erneuerbare Energietechnologien liefern kann. Im Fokus stehen Stahl und Kupfer aus Kohleminen, Öl- und Gasplattformen, fossilen Kraftwerken und Pipelines.
Fossile Infrastruktur als urbane Mine
Für den Umbau der Energieversorgung werden große Mengen an Materialien benötigt. Solarzellen, Windturbinen, Stromleitungen und Elektrolyseure für die Wasserstoff-Produktion erfordern unter anderem Metalle und mineralische Rohstoffe. Gleichzeitig wird mit dem schrittweisen Rückgang fossiler Energieträger ein Teil der bestehenden Infrastruktur nicht mehr in bisherigem Umfang benötigt.
Forschende der Empa, dem interdisziplinären Forschungsinstitut des ETH-Bereichs für Materialwissenschaften und Technologie, haben untersucht, ob diese fossile Infrastruktur als Rohstoffquelle für die Energiewende dienen kann. Im Fokus standen Kohleminen, Öl- und Gasplattformen, fossile Kraftwerke sowie große Pipelines.
Die Studie entstand im Rahmen des EU-Projekts „CircEUlar“ und wurde in der Fachzeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht. Das Forschungsteam analysierte die Bestände von 22 unterschiedlichen Materialien, die in der heute bestehenden fossilen Infrastruktur enthalten sind. Ziel war es, das Potenzial dieser sogenannten urbanen Mine besser einschätzen zu können.
Empa-Forscher Hauke Schlesier, Erstautor der Studie, beschreibt den Ausgangspunkt der Untersuchung so: „Um das Potenzial dieser ‹urbanen Mine› zu verstehen, müssen wir zuerst wissen, welche Materialien darin vorkommen.“
Stahl und Kupfer stehen im Mittelpunkt
Aus den untersuchten Materialien treten zwei Rohstoffe besonders hervor: Stahl und Kupfer. Beide sind in der fossilen Infrastruktur in großen Mengen vorhanden und werden zugleich für neue Energieinfrastrukturen benötigt.
Kupfer wird laut Empa unter anderem in Transformatoren und Kabeln eingesetzt. Stahl wird für strukturelle Elemente benötigt. Der Studie zufolge könnte das Recycling fossiler Infrastruktur den gesamten Stahlbedarf und rund ein Drittel des Kupferbedarfs für die Energiewende decken.
Mit dem schrittweisen Herunterfahren fossiler Infrastruktur könnten zusätzliche Materialströme für die Wiederverwertung entstehen. Nach den Berechnungen der Forschenden wären die Kapazitäten der weltweiten Recyclinganlagen ausreichend, um Kupfer und Stahl für die Energiewende zurückzugewinnen.
Recycling kann Umweltbelastungen verringern
Die Studie bewertet das Recycling von Stahl und Kupfer aus fossiler Infrastruktur als ökologisch und ökonomisch sinnvoll. Die Forschenden verweisen darauf, dass die Primärgewinnung beider Metalle mit erheblichen Umweltbelastungen verbunden ist.
Bei der Stahlgewinnung entstehen laut Empa Schlacke, Feinstaub und große Mengen Kohlendioxid. Kupferminen können giftige Abfälle erzeugen. Das Recycling benötigt demgegenüber vor allem Strom: Stahl wird in Elektroöfen eingeschmolzen, Kupfer kann in einem elektrochemischen Prozess zurückgewonnen werden.
Aus gesamtökonomischer Sicht beschreibt die Studie die Umnutzung bestehender Stahl- und Kupferbestände als vorteilhaft. Die Forschenden betonen, dass ein früher Beginn des Recyclings zu geringeren Folgekosten führen könne. Gemeint sind dabei sogenannte externalisierte Kosten, also Umwelt- und Gesundheitsschäden, die nicht direkt in den Marktpreisen der Rohstoffe abgebildet sind.
Laut Empa könnten durch das Recycling von Stahl und Kupfer aus fossiler Infrastruktur bis 2050 externalisierte Kosten von vier bis elf Billionen US-Dollar eingespart werden. Zusätzlich ließen sich nach Angaben der Studie bis zu zwei Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalente vermeiden. Empa setzt diese Menge mit etwa 50 Jahren Schweizer Emissionen gleich.
Zugleich verweist der Ausgangstext darauf, dass Recycling selbst nicht teurer sei als die Primärgewinnung von Stahl und Kupfer. Damit beschreibt die Studie das Verfahren als wettbewerbsfähig.
Das Wichtigste auf einen Blick:
- Forschende der Empa haben die Materialbestände von 22 Rohstoffen in fossiler Energieinfrastruktur untersucht.
- Der Studie zufolge könnte Recycling den gesamten Stahlbedarf und rund ein Drittel des Kupferbedarfs für die Energiewende decken.
- Die Rückgewinnung von Stahl und Kupfer könnte laut Empa bis 2050 externalisierte Kosten von vier bis elf Billionen US-Dollar einsparen.
FAQ
Die Empa-Studie hebt vor allem Stahl und Kupfer hervor. Beide Materialien sind in fossiler Infrastruktur in großen Mengen vorhanden und werden zugleich für erneuerbare Energieinfrastruktur benötigt.
Laut Ausgangstext könnte recycelter Stahl unter anderem in Befestigungssystemen von Solaranlagen, in Windturbinen, in Stromleitungen und in Elektrolyseuren für die Wasserstoff-Produktion eingesetzt werden.
Die Forschenden verweisen darauf, dass Recycling umweltfreundlicher sein kann als die Primärgewinnung. Laut Empa könnten dadurch externalisierte Kosten und CO₂-Äquivalente vermieden werden.
