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Das musst du wissen
- Mit dem zunehmenden Einsatz sauberer Energietechnologien dürfte der Bedarf an Mineralien erheblich ansteigen.
- Ob es zu Engpässen kommen könnte, ist unter Experten aber umstritten.
- Es wird zukünftig aber nötig sein, nach neuen Vorkommen und Lagestätten zu suchen.
Die Energiewende löst eine phänomenale Nachfrage nach einer Reihe von Metallen wie Lithium oder Seltenen Erden aus. Das geht aus einem aktuellen Bericht der Internationalen Energieagentur IEA hervor. Um die Ziele des Pariser Abkommens zu erreichen – die globale Erwärmung bis 2100 deutlich unter zwei Grad im Vergleich zum vorindustriellen Niveau zu halten – würde sich der weltweite Bedarf an Metallen, die für die Elektromobilität und die Erzeugung erneuerbarer Energien wichtig sind, bis 2040 vervierfachen.
Allein bei Batterien und Elektroautos schätzt die IEA den Bedarf bis in zwanzig Jahre auf das dreissig-fache. Dabei konzentriert sich die weltweite Produktion einiger dieser Metalle auf nur drei Länder. So besteht also das Risiko, dass die Abhängigkeit vom Öl durch die Abhängigkeit von diesen kritischen Metallen abgelöst wird.
Warum es strategisch ist. Der explosionsartige Anstieg der Nachfrage nach Metallen, die für Batterien, Elektroautos oder die Erzeugung erneuerbarer Energien unerlässlich sind, bedeutet nicht unbedingt eine zukünftige Verknappung. Das Thema ist umstritten, weil niemand weiss, was in der Erdkruste steckt. Zumal die Suche nach neuen Bodenvorkommen vor allem in Europa vernachlässigt wurde.
Aber: Das Risiko besteht, dass die steigende Nachfrage zu einem erheblichen Preisanstieg führt und die Energiewende verlangsamt. Und auch zu einer neuen Geopolitik, bei der die Abhängigkeit vom Nahen Osten durch die Abhängigkeit von China ersetzt wird.
Wovon reden wir hier? Eine bestimmte Anzahl sogenannter kritischer Metalle findet sich sowohl in den für die Elektromobilität benötigten Batterien und Motoren als auch in den Infrastrukturen zur Erzeugung erneuerbarer Energie:
- Lithium, Nickel, Mangan und Graphit sind für Batterien unerlässlich. Kobalt sorgt für die Stabilität und Langlebigkeit von Kathoden und ist nur schwer zu ersetzen.
- Seltene Erden sind unverzichtbar für Magnete in Windkraftanlagen, die dadurch bis zu hundertmal leichter werden. Einige dieser Metalle werden auch in Form von Nanopartikeln in Solarzellen verwendet, um die Fähigkeit zu verbessern, Photonen in Strom umzuwandeln.
- Stromnetze benötigen riesige Mengen an Kupfer und Aluminium.
Szenarien. In den letzten zehn Jahren hat sich die weltweite Nachfrage nach Lithium mehr als verdoppelt, wobei inzwischen mehr als die Hälfte davon für Batterien verwendet wird. In Frankreich schätzt das Büro für Geologie- und Bergbauforschung BRGM, dass allein Europa im Jahr 2025 soviel Lithium benötigen wird wie im Jahr 2013 weltweit produziert wurde.
- In einem Szenario, das die Ziele des Pariser Abkommens respektiert, schätzt die IEA, dass durch den Aufschwung sauberer Technologien die Nachfrage nach Lithium bis 2040 um mehr als das 40-fache und nach Graphit, Kobalt und Nickel um etwa das 25-fache steigen wird.
- Der Ersatz von Kohlenwasserstoffen durch Elektrizität bedeutet auch, dass sich die Nachfrage nach Kupfer für Stromleitungen im gleichen Zeitraum mehr als verdoppeln wird.
Bereits ein früherer Bericht der Europäischen Union schätzte, dass:
- Im Vergleich zum derzeitigen Angebot wird die EU für die Batterien von Elektrofahrzeugen und die Energiespeicherung im Jahr 2030 18-mal mehr Lithium und 5-mal mehr Kobalt und im Jahr 2050 fast 60-mal mehr Lithium und 15-mal mehr Kobalt benötigen.
- Die europäische Nachfrage nach Seltenen Erden, die in Permanentmagneten für Windkraftanlagen und Elektromotoren verwendet werden, könnte sich bis 2050 verzehnfachen.
Die Knappheit. Könnte diese Explosion der Nachfrage nach kritischen Metallen zu Engpässen führen? Die Frage wird zwischen denen diskutiert, die nur den aktuellen Verbrauch der bekannten Reserven betrachten, denen, die glauben, dass das Feld der Entdeckungen noch sehr gross ist, und denen, die glauben, dass Ersatztechnologien oder Metalle die Knappheit lösen werden.
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Laut Patrick d’Hugues, wissenschaftlicher Programmdirektor des französischen Büros für Geologie- und Bergbauforschung:
Wir erwarten keine unmittelbaren Engpässe. Unser Wissen über die Geologie der Bodenschätze ist unvollständig und es gibt sicherlich noch mehr zu entdecken. Die eigentliche Frage ist heute eher, wie man sie auf verantwortungsvolle und nachhaltige Weise – sozial und ökologisch – beschaffen kann.»
Hinzu kommt die Frage der Abhängigkeit.
Abhängigkeit. Die Produktion der meisten kritischen Metalle, die für die Energiewende notwendig sind, ist hoch konzentriert. Zum Beispiel produzieren die Demokratische Republik Kongo und China siebzig Prozent des Kobalts, beziehungsweise sechzig Prozent der Seltenen Erden. Im Falle von Lithium entfällt der grösste Teil der Weltproduktion auf fünf Produzenten aus zwei Lagerstätten in Australien und Lateinamerika.
Noch höher ist die Konzentration bei den Verarbeitungsbetrieben, wo China in allen Bereichen stark vertreten ist. Chinas Anteil an der Veredelung liegt bei gut fünfunddreissig Prozent für Nickel, fünfzig bis siebzig Prozent für Lithium und Kobalt und fast neunzig Prozent für Seltene Erden, die aus seinen riesigen Lagerstätten wie Bayan Obo gewonnen werden.
Im September 2010 hat ein diplomatischer Zwischenfall zwischen China und Japan wegen einer kleinen Insel das Bewusstsein für diese Abhängigkeit geschärft. China erklärte daraufhin ein Embargo für Seltene Erden nach Japan, was die dortige Elektronikindustrie unter Druck setzte. Dann war es die Senkung der chinesischen Exportquoten, die 2011 das Feuer entfachte, mit einem kometenhaften Anstieg der Preise für Seltene Erden – bis zu 10 000 Prozent für das chemische Element Dysprosium.
Neue Ressourcen in Europa. Der Anstieg der Rohstoffpreise im Jahr 2008 und die nachfolgende Krise der Seltenen Erden, führte zu einem neuen Bewusstsein.
Patrick D’Hugues erläutert:
Seit den 1990er-Jahren hat Europa zu wenig in die Erkundung und Ausbeutung neuer Ressourcen investiert. Es herrschte die Vorstellung vor, dass alles auf den Märkten verfügbar sei und es keine Notwendigkeit gäbe, diese Versorgung zu sichern. Dann entwickelte sich das Bewusstsein kollektiv und progressiv. Die erste Wende kam mit der Rohstoffinitiative in den Jahren 2008 bis 2010 und rückte das Thema wieder an die Spitze der europäischen Agenda. Konkret führte dies insbesondere zu einer Investition von sechshundert Millionen im Rahmen des europäischen Forschungsprogramms Horizon 2020. Damit wurden Forschung und Entwicklung für eine bessere Erkundung und Nutzung von Bodenschätzen gefördert.»
Die Geologen wiesen aber auch auf die Notwendigkeit von Investitionen in die direkte Erkundung neuer Lagerstätte hin. Dies führte zur Gründung der sogenannten European Raw Materials Alliance (ERMA) im Jahr 2020.
In einem Bericht vom Februar 2021 stellt eine Gruppe von europäischen Geologen fest:
Es stellt sich heraus, dass Europa und Grönland, das zu Dänemark gehört, ein echtes Potenzial für den Abbau von Seltenen Erden haben, das den Bedarf des Alten Kontinents für mehrere Jahrzehnte oder sogar darüber hinaus decken könnte.»
Tatsache ist, dass die Nutzung dieses Potenzials durch die Zeit und die Vorbehalte der Öffentlichkeit gegenüber der Eröffnung neuer Minen in Europa begrenzt ist. Nach Angaben der IEA vergehen von der Entdeckung einer Lagerstätte bis zur ersten Produktion aus einer Mine durchschnittlich 16 Jahre.
Patrick D’Hugues sagt dazu:
Die sichtbarsten Initiativen finden im Moment in Nordeuropa statt. Finnland, das über Ressourcen wie Nickel und Kobalt in seiner Terrafame-Mine verfügt, hat eine Strategie entwickelt, um potenziell hundert Prozent finnische Batterien zu produzieren.»
Japan. Seit der Krise der Seltenen Erden hat Japan eine Politik der bilateralen Abkommen und der strategischen Vorräte umgesetzt.
Vereinigte Staaten. Die Trump-Administration kündigte im Juli 2020 ein Hilfspaket in Höhe von vierzig Millionen Dollar für den Bau von zwei Anlagen zur Trennung von Seltenen Erden auf seinem Boden an.
Recycling. Pyrometallurgische und chemische Verfahren ermöglichen theoretisch die Rückgewinnung aller kritischen Metalle aus Produkten am Ende ihres Lebenszyklus.
In Realität ist das Recycling aber begrenzt. Nämlich:
- Zwanzig Prozent für Kupfer und Aluminium,
- Fünfunddreissig Prozent für Kobalt,
- weniger als ein Prozent für Seltene Erden.
- Im Jahr 2018 wurden nur zwischen fünf und sieben Prozent der Lithium-Ionen-Batterien recycelt.
Dazu sagt Patrick D’Hugues:
Das Recycling leidet unter einem Handicap, weil die Produkte oft nicht umweltgerecht konzipiert sind. Das hat zur Folge, dass die Rückgewinnung der kritischen Metalle viel Energie erfordert und daher teuer ist.»
Preise. Kritische Metalle sind ein zunehmend wichtiger Bestandteil der Kosten vieler Technologien, die für die Energiewende benötigt werden.
Im Fall von Lithium-Ionen-Batterien haben technologische Fortschritte und Skalierungseffekte ihre Gesamtkosten in den letzten zehn Jahren um neunzig Prozent reduziert. Das bedeutet aber auch, dass die Rohstoffkosten nun einen grösseren Teil der Gesamtkosten ausmachen. Sie machen heute bis zu siebzig Prozent der gesamten Batteriekosten aus, verglichen mit bis zu fünfzig Prozent vor fünf Jahren.
Ein Anstieg der Preise für diese kritischen Mineralien könnte daher erhebliche Auswirkungen haben. Eine Verdoppelung der Lithium- oder Nickelpreise würde nach der Berechnung der IEA zu einem Anstieg der Batteriekosten um sechs Prozent führen.
Eine erhöhte Nachfrage könnte auch zu einem weiteren Anstieg der Preise für Seltene Erden bis 2025 führen. Im Durchschnitt wächst diese Nachfrage um bis zu zehn Prozent pro Jahr. Sie wird sich daher in weniger als zehn Jahren verdoppeln, während die chinesischen Kapazitäten begrenzt sind.
Unwägbarkeiten. Die Entwicklung dieser Nachfrage nach Mineralien ist weiterhin mit grossen technologischen und politischen Unsicherheiten behaftet.
195 Länder haben sich zum Pariser Abkommen verpflichtet und fast ebenso viele haben es inzwischen ratifiziert. Die Umsetzung ist jedoch nicht bindend und lässt jeder Nation Spielraum, um diese Ziele zu erreichen.
Das fehlende Wissen, wie streng Klimapolitik tatsächlich umgesetzt wird, ist laut IEA der wichtigste Grund für Schwankungen in der Nachfrage nach kritischen Metallen. Und genau diese Ungewissheit ist auch ein Hindernis für Investitionen – sowohl in die Exploration als auch in die Erschliessung neuer Quellen für kritische Metalle.