Rohstoffwirtschaft und gesellschaftliche Entwicklung die nächsten 50 Jahre
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Berlin ; Heidelberg
Springer Spektrum
[2016]
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Geleitwort............................................................ v
Vorwort der Herausgeber .............................................vii
Autorenverzeichnis .................................................xiii
Teil I Verfügbarkeit primärer Ressourcen und Effizienz 1
1 Metalle für Europas Industrie — ob die Öffentlichkeit sie will oder nicht? . . 3
1.1 Am Beginn eines Paradigmenwechsels?............................................. 3
1.2 Metalle für eine kohlenstoffarme Gesellschaft................................... 4
1.3 Heimische Rohstoffe in Europa.................................................. 11
1.4 Die gesellschaftliche Lizenz zum Bergbau....................................... 14
2 Innovationen in Abbau und Verarbeitung Seltener Erden...................................19
2.1 Wechselwirkung von Bergbau und Technologie..................................... 19
2.2 Anwendung von Seltenerdelementen............................................... 20
2.3 Quellen der Seltenerdelemente.................................................. 21
2.4 Das Verhältnis von Bergbau zu Industrie........................................ 24
2.5 Was kommt als Nächstes?........................................................ 25
3 Antworten auf die Kritikalität von Materialien: Historische Beispiele .... 29
3.1 Kritische Materialien.......................................................... 29
3.2 Kollaps der Bronzezeit (~ 1.200 v. Chr.)....................................... 29
3.3 Ammoniak und Stickstoff (spätes 19. und frühes 20. Jahrhundert)................ 30
3.4 Kobalt und Molybdän (späte 1970er-bis frühe 1980er-Jahre) ..................... 31
3.5 Seltene Erden (2000er-Jahre)................................................... 31
3.6 General Electric (2000er-Jahre)................................................ 33
3.7 Schlussgedanken................................................................ 34
X
Inhaltsverzeichnis
4 Globale Angebotskonzentration von mineralischen Rohstoffen und
Zwischenprodukten..........................................................................37
4.1 Dynamik bei mineralischen und energetischen Ressourcen..................... 37
4.2 Herausforderungen auf den Rohstoffmärkten.................................. 38
4.3 Methodik der Kritikalitätsbetrachtung für mineralische Rohstoffe und
Handelsprodukte ................................................................... 39
4.4 Potenzielle Preis- und Lieferrisiken für mineralische Rohstoffe und
Handelsprodukte erkennen........................................................... 41
4.5 Ausweichstrategien entwickeln ..................................................... 43
5 Phosphatrecycling aus Klärschlammaschen —
warum Phosphorsäure der Königsweg ist......................................................49
5.1 Einführung......................................................................... 49
5.2 Rohstoffsituation und Verfügbarkeit ............................................... 50
5.3 Gründe für das Phosphatrecycling................................................... 52
5.4 Die Schwermetallfrage.............................................................. 53
5.5 Klärschlamm als anthropogene Phosphatquelle ....................................... 55
5.6 Ansätze zum Phosphatrecycling...................................................... 56
5.7 Mineralogie der Klärschlammaschen.................................................. 57
5.8 P-Recycling unter Berücksichtigung der Aschemineralogie............................ 58
5.9 Phosphatrecycling aus KSA — Phosphorsäure ist das Produkt der Wahl ................ 59
6 Recycling von seltenen Metallen und deren Verbindungen......................................65
6.1 Sonderfall Seltene Metalle......................................................... 65
6.2 Recycling seltener Metalle ........................................................ 66
6.3 Endreinigung der seltenen Metalle.................................................. 69
7 Metalle: Aktivatoren von Kreislaufwirtschaft und Recycling 4.0..............................73
7.1 Einleitung ........................................................................ 73
7.2 Produktzentriertes Recycling - Aktivieren von Kreislaufwirtschaft und Recycling 4.0 77
7.3 Recyclingpolitik, die eine Kreislaufwirtschaft ermöglicht.......................... 80
7.4 Chancen und Risiken von Recycling.................................................. 82
7.5 Eine Kreislaufwirtschaft entwickeln: Die Ressourceneffizienz
aus Abbildung 7.1 quantifizieren................................................... 90
7.6 Schlussfolgerungen: Kreislaufwirtschaft mit Systemintegrierter Metallproduktion
ermöglichen ....................................................................... 92
8 Magnetische Materialien —
Schlüsselkomponenten für neue Energietechnologien..........................................99
8.1 Magnetische Materialien im Fokus von Industrie und Gesellschaft.................... 99
8.2 Permanentmagnete - Grundlagen......................................................101
8.3 Die Ressourcenkritikalität seltenerdhaltiger Permanentmagnete......................104
8.4 Ausblick: Seltene Erden und Permanentmagnete - ein Engpass für die
Energiewende? .....................................................................115
Inhaltsverzeichnis **
Teil II Ressourcentechnologien und-Strategien 119
9 Forschung für Nachhaltigkeit...................................................121
9.1 Einleitung: Forschungspolitischer Rahmen.......................................121
9.2 Herausforderung 1: Erhöhung der Rohstoffproduktivität..........................123
9.3 Herausforderung 2: Sicherung der Rohstoffbasis für die deutsche Industrie .... 124
9.4 Herausforderung 3: Verbreiterung der Rohstoffbasis — C02 als alternative
Rohstoffquelle erschließen.....................................................126
9.5 Ausblick.......................................................................127
10 Energiekosten und Investitionsentwicklung in einem Unternehmen
der Metallindustrie ..................................................................129
10.1 Wirtschaftliche und gesetzgeberische Randbedingungen ..........................129
10.2 Kupfer und die Energie wende......................................... 130
10.3 Der Kreis schließt sich: Leistung versus Kosten und Energieaufwand.............132
11 Veränderung in der Rohstoffbasis in der Petrochemie und
die Auswirkungen auf Europa...........................................................135
12 Methanol — der Schlüssel zur Energie- und Rohstoffwende..........................141
12.1 Einführung.....................................................................141
12.2 Methanol im Mobilitätssektor...................................................145
12.3 PtG als Alternative? ..........................................................147
12.4 Methanol als Energiespeicher...................................................148
12.5 Methanol als Chemierohstoff....................................................151
12.6 Coal-to-Chemicals — die Zukunft hat bereits begonnen...........................151
12.7 Die Situation in Deutschland ..................................................154
12.8 Zusammenfassung................................................................156
13 EIT RawMaterials: Einführung in eine neue Wissens- und
Innovationsgemeinschaft ..............................................................159
13.1 EIT RawMaterials...............................................................159
13.2 Aktivitäten von EIT RawMaterials als Service-Angebote.................. . 162
13.3 Ziele für die kommenden sieben Jahre...........................................163
14 Demographie und Rohstoffe — Wechselseitige Einflüsse...........................165
14.1 Die Ausgangslage...............................................................165
14.2 Demographische Veränderungen ..................................................166
14.3 Metallische Rohstoffe: Status und Anforderungen................................168
14.4 Energetische Rohstoffe: Status und Anforderungen...............................173
14.5 Die Energiewende in Deutschland.............................................. 176
14.6 Konsequenzen ..................................................................180
14.7 Ausblick.......................................................................181
XII
Inhaltsverzeichnis
Teil III Zukünftige Herausforderungen und Lösungsansätze 185
15 Ressourcentechnologien 2065 187
15.1 Trends beim Ressourcenverbrauch.........................................187
15.2 Alternativen für die Ressourcenbereitstellung...........................190
15.3 Trends bei Rohstofftechnologien.........................................192
15.4 Schlussfolgerungen .....................................................198
1 6 Ansatzpunkte einer globalen ökologischen Wende:
Ressourcen- und Schadensentkopplung............................................201
16.1 Grenzerreichung - Grenzüberschreitung...................................201
16.2 Erstes Beispiel: Gesellschaftsvertrag für eine Große Transformation ....201
16.3 Zweites Beispiel: Relative oder absolute Entkopplung? ..................202
16.4 Ein Zwischenfazit.......................................................204
16.5 Drittes Beispiel: Global Environmental Governance ......................206
16.6 Kollaps oder planetarische Kooperation?.................................207
17 Mittel- und langfristige Energie- und Rohstoffherausforderungen —
die nächsten 50 Jahre..........................................................209
17.1 Prolog..................................................................209
17.2 Worin bestehen die mittel- und langfristigen Herausforderungen?.........210
17.3 Wie können wir die Herausforderungen meistern? — Lösungsansätze.........215
17.4 Strategieempfehlungen...................................................222
Erratum.........................................................................El
Sachverzeichnis
227
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