Forscher ermitteln Versorgungsrisiko für 62 wichtige Elemente Wie knapp sind unsere Metall-Rohstoffe? - scinexx | Das Wissensmagazin
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Forscher ermitteln Versorgungsrisiko für 62 wichtige Elemente

Wie knapp sind unsere Metall-Rohstoffe?

Ohne Metalle gäbe es unsere moderne Zivilisation nicht © freeimages

Ob Gallium, Chrom oder Seltene Erden – viele Metalle sind für die moderne Technik unverzichtbar. Wo Nachschub-Engpässe oder Knappheit drohen, haben nun Forscher in der bisher umfassendsten Analyse der Kritikalität von 62 Elementen ermittelt. Wie sich darin zeigt, ist das Versorgungsrisiko vor allem bei den Metallen hoch, die für die hochspezialisierten Aufgaben in Hightech-Geräten benötigt werden.

Eisen, Kupfer und Zinn, aber auch nahezu alle anderen Metalle des Periodensystems, machen unsere moderne Zivilisation erst möglich. Denn ohne sie gäbe es die meisten technischen Anwendungen nicht – vom Auto über Computer bis zu Fernsehern oder Handys. Umgekehrt bedeutet dies aber auch: Werden diese Rohstoffe knapp, dann könnte dies fatal Auswirkungen auf Wirtschaft und Gesellschaft haben.

3D-Schema zeigt Verknappungs-Risiko

Wie kritisch die künftige Versorgung mit allen 62 Metallen und Übergangsmetallen des Periodensystems ist, haben Thomas Graedel von der Yale University in New Haven und seine Kollegen nun erstmals umfassend ermittelt. Sie erfassten dabei in fünfjähriger Arbeit nicht nur die Vorkommen und Reserven der einzelnen Rohstoffe, sondern auch, ob Engpässe wegen extrem ungleicher Verteilung der Lagerstätten oder anderer soziopolitischer Aspekte drohen, wie groß das Umweltrisiko beim Abbau ist und ob das betreffende Element durch ein anderes ersetzt werden kann.

3D-Schema der Kritikalität von 62 Metallen und Übergangsmetallen. Aufgetragen sid sie über den drei Achsen: Versorgungs-Risiko, Anfälligkeit gegenüber Verknappung und Umweltauswirkungen. © Thomas Graedel et al

Das Ergebnis: Zumindest für Eisen, Zink, Kupfer, Aluminium und einige andere seit langem eingesetzte Metalle sieht es relativ gut aus: „Sie sind relativ häufig und kommen geografisch auch weit verteilt vor“, erklärt Graedel. Gold, Quecksilber und einige Platingruppen-Metalle können allerdings nur unter erheblicher Belastung der Umwelt gefördert werden.

Lokale Vorkommen, politische Risiken

Anders steht es dagegen bei einigen Metallen, die unter anderem für Elektronik und Dünnfilmsolarzellen benötigt werden: Nachschubmangel droht demnach vor allem bei Indium, Arsen, Thallium, Antimon, Silber und Selen. „Diese Metalle haben nur kleine, geografisch eng begrenzte Vorkommen und werden zudem meist nur als Beiprodukte anderer Metalle gefördert.“

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Ähnlich kritisch sieht dies auch für weitere Seltenerd-Metalle aus. 90 bis 95 Prozent dieser Seltenen Erden kommen aus China, daher sehen die Forscher hier enorme Risiken für eine Verknappung. Politische Instabilität könnte dagegen die Versorgung mit Tantal gefährden. Denn ein Großteil dieses Metalls wird in der von Bürgerkrieg geprägten Demokratischen Republik Kongo gefördert.

Für Eisen besteht kein Versorgungsrisiko, für viele Seltenerd-Metalle schon. © thinkstock

Kein Ersatz in Sicht

Eine weitere Gruppe von Metallen könnte nach Einschätzung der Forscher knapp werden, weil die Nachfrage groß ist, es aber keine adäquaten Ersatzmaterialien gibt. Das betrifft auch einige Metalle, die vor alle, als Legierungen in Stahl eingesetzt werden. Zu dieser Gruppe gehören Indium, Chrom, Magnesium, Mangan, Rhodium, Yttrium und einige Seltenerd-Metalle.

„Es ist unstrittig, dass die moderne Technologie unserer Welt völlig abhängig ist von der ständigen Verfügbarkeit all dieser Metalle – jetzt und in der Zukunft“, konstatieren die Forscher. „Es wäre daher sehr kurzsichtig, wenn wir eines oder mehrere Metalle so weit ausbeuten würden, dass für zukünftige Technologien nichts mehr übrig wäre.“

Ohne Recycling geht es nicht

Nach Ansicht der Wissenschaftler führt daher kein Weg an einem besseren Recycling dieser Metalle aus Elektroschrott vorbei. Allerdings ist dieses gerade bei den seltenen Hightech-Rohstoffen besonders schwierig – was auch am Design vieler moderner Geräte liegt. „Einige Metalle, wie beispielsweise Blei, kommen meist in größeren Bauteilen vor und werden schon heute in hohem Maße recycelt“, erklärt Graedel.

Aber gerade bei vielen ohnehin knappen Seltenen Erde sei dies nicht der Fall. Diese sind oft so verbaut, dass sie sich kaum von den restlichen Bestandteilen trennen lassen. „Unsere Ergebnisse sind daher auch ein Signal an die Designer, mehr darüber nachzudenken, was mit ihren Produkten geschieht, wenn sie nicht mehr gebraucht werden“, so Graedel. (Proceedings of the Natiojnal Academy of Sciences, 2015; doi: 10.1073/pnas.1500415112)

(Yale School of Forestry & Environmental Studies, 26.03.2015 – NPO)

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