Europas Anteil an der globalen Mineralienproduktion ist innerhalb von 40 Jahren von 25 % auf unter 7 % gesunken. Dies unterstreicht die Notwendigkeit einer Steigerung der heimischen Produktion, um die Klimaziele zu erreichen. Anlässlich der EU-Rohstoffwoche 2024 rückt ein neuer Bericht mit dem Titel „Ein kritischer Innovationsfahrplan für die Rohstoffversorgung im Rahmen der Energiewende in der EU“ Europas zunehmende Abhängigkeit von importierten Mineralien in den Fokus, die für saubere Energietechnologien unerlässlich sind.
Ein strategischer Wendepunkt
Der Bericht, ein Gemeinschaftsprojekt der Energy Transitions Commission (ETC), des Systemänderungsunternehmens Systemiq und des von Bill Gates gegründeten Unternehmens Breakthrough Energy, unterstreicht einen kritischen Wendepunkt für die EU.
Lord Adair Turner, Vorsitzender des ETC, erklärte: „Langfristig wird die Umstellung auf ein sauberes Energiesystem zu einem Kreislaufsystem führen, das den Bedarf an weiterer Rohstoffgewinnung begrenzt. In naher Zukunft müssen wir jedoch unsere Anstrengungen zur Sicherung kritischer Rohstoffe, die für die Energiewende unerlässlich sind, intensivieren. Gleichzeitig müssen wir die ökologischen und sozialen Auswirkungen der Gewinnung abmildern und dabei ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Fortschritt und Erhaltung finden.“
Die Dringlichkeit ergibt sich aus der steigenden Nachfrage nach sechs wichtigen Rohstoffen – Kupfer, Nickel, Kobalt, Lithium, Graphit und Seltenen Erden –, die Technologien von Elektrofahrzeugen bis hin zu Windkraftanlagen antreiben. Ohne rasches Handeln riskiert die EU, ihre Netto-Null-Ziele aufgrund von Lieferengpässen zu verfehlen.
Die politische Reaktion der EU: Die ehrgeizigen Ziele der CRMA
Der EU-Gesetzentwurf zu kritischen Rohstoffen (CRMA), der Anfang des Jahres in Kraft trat, setzt ehrgeizige Ziele: Bis 2030 sollen mindestens 10 Prozent des jährlichen Mineralienverbrauchs der EU aus dem heimischen Bergbau, 40 Prozent aus der Raffination und 25 Prozent aus dem Recycling stammen. Darüber hinaus begrenzt das Gesetz die Abhängigkeit von einem einzelnen Drittland auf 65 Prozent.
Allerdings geht es nur langsam voran. Lokaler Widerstand und langwierige Genehmigungsverfahren haben mehrere wichtige Projekte zum Erliegen gebracht.
Heute ist Kupfer nach wie vor das einzige Mineral, das die Ziele der CRMA für 2030 erreichen kann, während Lithium und Graphit die größten Hürden zu überwinden haben.
Eveline Speelman, Partnerin bei Systemiq, sagte: „Die EU steht vor einem kritischen Punkt bei der Sicherung einer nachhaltigen Versorgung mit Rohstoffen, die für die Energiewende unerlässlich sind. Unsere Analyse zeigt Technologien auf, die für die Erreichung des dreifachen EU-Ziels – Innovationsförderung, Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit in einer kohlenstoffarmen Zukunft und Reduzierung von Abhängigkeiten – von entscheidender Bedeutung sein könnten. Mit dem richtigen Ansatz kann Europa seinen Bedarf an kritischen Rohstoffen decken und einen neuen globalen Standard für verantwortungsvolles Ressourcenmanagement setzen und so seine Position im globalen Innovationswettbewerb stärken.“
Der Lithiumabbau, wie beispielsweise in dieser Mine im chilenischen Iquique, ist sehr wasserintensiv und findet häufig in dürregefährdeten Regionen statt.
Ein schmutziges Geschäft
Energieintensive Prozesse wie die Kupferverhüttung und die Herstellung von synthetischem Graphit sind stark von Kohlestrom abhängig und daher kohlenstoffintensiv. Um die Emissionen zu reduzieren, müssen die Betriebe elektrifiziert und erneuerbare Energien in Raffinationsprozessen eingesetzt werden.
Der Wasserverbrauch stellt eine weitere große Herausforderung dar. Der Lithium- und Kupferabbau ist sehr wasserintensiv und findet häufig in dürregefährdeten Regionen wie Chile und der Inneren Mongolei statt. Verbessertes Wasserrecycling und eine geschlossene Kreislaufwirtschaft könnten die Umweltbelastung verringern. Auch die chemische Verschmutzung ist ein Problem, insbesondere beim Nickel- und Kobaltabbau, bei dem schädliche Reagenzien zum Einsatz kommen, die die lokalen Ökosysteme versauern können.
Der Bergbau erzeugt zudem enorme Abfallmengen. Abraum aus dem Kupferbergbau birgt bei unsachgemäßer Entsorgung langfristige Kontaminationsrisiken. Darüber hinaus führt der Tagebau zu Abholzung und Lebensraumverlust und wirkt sich negativ auf die Landnutzung aus. Soziale Probleme, darunter unsichere Arbeitsbedingungen und Kinderarbeit im Kobaltabbau, erschweren den Sektor zusätzlich.
Technologien, die Europas Ressourcenzukunft neu gestalten könnten
Der Bericht hebt sieben neue Technologien hervor, die die Rohstoffproduktion revolutionieren und gleichzeitig die Umweltauswirkungen wie Treibhausgasemissionen, Wasserverbrauch und Abfallerzeugung reduzieren könnten.
Wichtige Innovationen, die die Lieferkette verändern könnten, sind:
- Geothermische direkte Lithiumextraktion (DLE):
Dieses hochmoderne Verfahren nutzt geothermische Sole, um Lithium mit minimalen Umweltauswirkungen zu gewinnen. Es vermeidet die wasserintensiven Verdunstungsbecken, die bei der konventionellen Lithiumgewinnung verwendet werden, und erzeugt nahezu keine Emissionen. Bei kommerzieller Umsetzung könnten allein zwei vorgeschlagene Projekte bis 7 2035 % des prognostizierten Lithiumbedarfs der EU decken.
Ein bemerkenswertes Projekt ist das Zero Carbon Lithium Project von Vulcan Energy Resources im Oberrheintal. Vulcan hat sich zum Ziel gesetzt, Lithiumhydroxid mit einer Netto-Null-Kohlenstoffbilanz herzustellen, indem Geothermie für den Extraktionsprozess genutzt wird.
Eine weitere bedeutende Initiative ist das Projekt AGeLi (Alsace Géothermie Lithium) im Elsass, eine Zusammenarbeit zwischen Eramet und Electricité de Strasbourg. Dieses Projekt konzentriert sich auf die Gewinnung von Lithium aus geothermischen Gewässern im elsässischen Untergrund und zielt darauf ab, eine der weltweit verantwortungsvollsten Lithiumproduktionsmethoden zu entwickeln.
- Neuartige synthetische Graphitproduktion:
Die Herstellung von synthetischem Graphit ist derzeit sehr kohlenstoffintensiv und basiert auf Petrolkoks und energieintensiven Prozessen. Das vorgeschlagene neue Verfahren, das mit erneuerbarem Strom betrieben wird, könnte die Emissionen um über 90 % senken. Dieser Ansatz könnte bis 40 bis zu 2035 % des Graphitbedarfs der EU decken und die Abhängigkeit von chinesischen Importen verringern.
- Primäre Sulfidlaugung für Kupfer:
Ein revolutionäres Biolaugungsverfahren könnte Kupfer aus minderwertigen Erzen gewinnen, die derzeit als Abfall entsorgt werden. Mit diesem Verfahren könnte die EU bis 12 2035 % des weltweiten Kupferbedarfs decken – und das bei deutlich geringeren Emissionen als bei konventioneller Verhüttung.
- Anwendung von KI in der geologischen Datenanalyse:
Künstliche Intelligenz (KI) könnte die Effizienz der Mineralexploration durch die Analyse komplexer geologischer Daten steigern. Dies könnte die Kosten für Explorationsbohrungen um 25 % senken und die Erfolgsquote bei der Entdeckung von 5 % auf 75 % steigern.
- Fortgeschrittene Gesteinszerkleinerung:
Herkömmliche Bergbauprozesse beinhalten das Zerkleinern und Mahlen von Gestein und verbrauchen enorme Mengen an Energie. Eine neue Impulsstromtechnologie könnte den Gesamtenergieverbrauch im Bergbau um 30 % senken, die Effizienz verbessern und gleichzeitig die Betriebskosten senken.
- Elektrochemische Metallextraktion:
Dieses Verfahren könnte die Gewinnung von Metallen wie Kupfer und Lithium durch elektrochemische Reaktionen revolutionieren und das energieintensive Schmelzverfahren vollständig umgehen. Das Ergebnis: geringere Emissionen, weniger Chemieabfälle und ein geringerer Wasserverbrauch.
- Wiederaufbereitung von Rückständen:
In der EU fallen jährlich Millionen Tonnen Bergbauabfälle an, die größtenteils wertvolle Mineralien enthalten. Eine moderne Aufbereitung der Abraumhalden könnte diese Belastung in einen Vorteil verwandeln, Umweltgefahren verringern und gleichzeitig die Materialversorgung verbessern.
Hersteller von Elektrofahrzeugen sind große Mineralienverbraucher. Eine Reduzierung der Umweltauswirkungen des Bergbaus würde der Branche enorm zugutekommen.
Ökologisierung der Lieferkette für saubere Energie
Diese technologischen Durchbrüche könnten die Umweltauswirkungen des Mineralienabbaus grundlegend verändern. Die Skalierung der kohlenstoffarmen Lithium- und synthetischen Graphitproduktion könnte die Emissionen von Elektrofahrzeugbatterien um bis zu 90 % senken und gleichzeitig die Kosten um nur 1 % erhöhen. Dies würde eine umweltfreundlichere Produktion von Elektrofahrzeugen ermöglichen, ohne die Verbraucher zu verdrängen.
Darüber hinaus könnten innovative Raffinationsverfahren den Emissionsfußabdruck von Materialien wie Nickel und Kobalt verringern, die aufgrund ihres kohlenstoffintensiven Abbaus und ihrer Verarbeitung derzeit zu den Rohstoffen mit den höchsten Umweltkosten zählen.
Schließung der Finanzierungslücke für Innovationen
Trotz vielversprechender Technologien besteht in Europa im Vergleich zu den USA und China eine erhebliche Finanzierungslücke.
Julia Reinaud, Senior Director bei Breakthrough Energy, betonte: „Die Beschleunigung von Investitionen in Forschung, Entwicklung und Markteinführung sowie die Schaffung eines unterstützenden regulatorischen und handelspolitischen Umfelds, das robuste inländische Lieferketten für kritische Rohstoffe ermöglicht, ist für die EU unerlässlich, um eine Führungsrolle im Bereich der sauberen Energien zu sichern. Durch den Einsatz innovativer Technologien kann die EU ihre Wettbewerbsfähigkeit zurückgewinnen, ihre strategische Autonomie stärken und den ökologischen Fußabdruck von Bergbau- und Raffinationsprozessen minimieren.“
Der Bericht empfiehlt die Kombination von Investitions- und Betriebsausgaben (CAPEX und OPEX), um groß angelegte Implementierungen zu gewährleisten. Dieser Ansatz, gepaart mit vereinfachten Genehmigungsverfahren, könnte innovationsgetriebene Projekte ankurbeln.
Die Straße entlang
Der kürzlich von Präsidentin Ursula von der Leyen vorgestellte „Kompetenzkompass“ der Europäischen Union zielt darauf ab, die Innovationslücke der EU gegenüber den USA und China zu schließen. Dies ist ohne kritische Rohstoffe nicht möglich. Wird die EU dieser Herausforderung gewachsen sein?
Angesichts der hohen Risiken ist entschlossenes Handeln für die EU entscheidend. Eine Kombination aus politischer Unterstützung, technologischer Innovation und gemeinsamen Investitionen könnte theoretisch Europas führende Position im Bereich der sauberen Energien sichern und gleichzeitig die Abhängigkeit von Mineralienimporten verringern.
Q&A: Kritische Rohstoffe in der EU
1. Was sind kritische Rohstoffe (CRM) und warum sind sie für die EU wichtig?
Kritische Rohstoffe (CRM) sind Rohstoffe, die für Schlüsselindustrien der EU, darunter erneuerbare Energien, Elektrofahrzeuge und digitale Technologien, unverzichtbar sind, jedoch Versorgungsrisiken unterliegen. Sie sind für den ökologischen und digitalen Wandel der EU, ihre strategische Autonomie und ihre globale Wettbewerbsfähigkeit von entscheidender Bedeutung. Die EU ist derzeit bei den meisten CRM, insbesondere bei neuen Batteriematerialien, stark auf Importe angewiesen.
2. Was unternimmt die EU, um das Problem der CRM-Versorgung zu bewältigen?
Die EU hat die Verordnung über kritische Rohstoffe (CRMA) eingeführt, um eine sichere und nachhaltige Versorgung mit kritischen Rohstoffen zu gewährleisten. Ziel ist es, die Beschaffung zu diversifizieren und die inländische Produktion, das Recycling und Innovationen in der CRM-Wertschöpfungskette zu fördern. Die CRMA legt Ziele für den inländischen Anteil der EU an Abbau, Verarbeitung und Recycling von CRM bis 2030 fest: 10 %, 40 % bzw. 25 % des jährlichen Verbrauchs.
3. Welches sind die größten Umweltprobleme im Zusammenhang mit dem CRM-Bergbau?
Der Abbau von Rohstoffen aus der Rohstoffgewinnung kann erhebliche Auswirkungen auf die Umwelt haben. Dazu gehören hoher Energieverbrauch, Treibhausgasemissionen, Wasserverbrauch, Versauerung, die Produktion von Rückständen und potenzielle Bedrohungen für die Artenvielfalt. Diese Auswirkungen sind besonders besorgniserregend für bestimmte Rohstoffe wie Nickel und Kobalt.
4. Welche innovativen Lösungen gibt es, um den ökologischen Fußabdruck des CRM-Bergbaus zu reduzieren?
Mehrere innovative Technologien zielen darauf ab, den ökologischen Fußabdruck des CRM-Bergbaus zu verringern, wie zum Beispiel:
- Direkte Lithiumextraktion (DLE): Extrahiert Lithium aus Salzlake effizienter und mit weniger Umweltbelastung als herkömmliche Verdunstungsbecken.
- Primäre Sulfidlaugung: Ermöglicht die Gewinnung von Kupfer aus Sulfiderzen, die häufiger vorkommen als Oxiderze, bei reduziertem Energieverbrauch und geringeren Emissionen.
- Neuartige Gesteinszerkleinerung: Verwendet Technologien wie Impulskraft, um Gestein effizienter zu brechen und so den Energieverbrauch und die Emissionen beim Brech- und Mahlprozess zu reduzieren.
- Wiederaufbereitung von Rückständen: Gewinnt wertvolle Mineralien aus Bergbauabfällen zurück, reduziert Umweltgefahren und sorgt für zusätzliche Materialversorgung.
5. Wie kann die EU Innovationen im CRM-Sektor fördern?
Die EU kann Innovationen durch verschiedene Mechanismen fördern, unter anderem durch:
- Förderung von Forschung und Entwicklung: Programme wie Horizon Europe unterstützen Forschung und Innovation im Bereich der CRM-Extraktion und -Verarbeitung.
- Finanzielle Anreize schaffen: Steuergutschriften und Kreditbürgschaften können Investitionen in neue Technologien und die heimische Produktion fördern.
- Erleichterung von Abnahmevereinbarungen: Mechanismen zur Verbindung von CRM-Anbietern mit Käufern können dazu beitragen, Preisschwankungen zu mildern und das Investitionsrisiko zu verringern.
- Rationalisierung der Genehmigungsverfahren: Durch die Ausweisung strategischer Projekte für ein beschleunigtes Genehmigungsverfahren kann die Entwicklung neuer Minen und Verarbeitungsanlagen beschleunigt werden.
6. Was sind die größten Hindernisse für die Verbreitung innovativer CRM-Technologien in der EU?
Die Skalierung innovativer CRM-Technologien ist mit mehreren Herausforderungen verbunden, darunter:
- Hohe Anschaffungskosten: Neue Technologien erfordern oft erhebliche Investitionen, was ein Hindernis für die Einführung darstellen kann.
- Technologische Risiken: Bei nicht erprobten Technologien kann es zu betrieblichen Herausforderungen kommen und sie müssen weiterentwickelt werden, bevor sie einen kommerziellen Maßstab erreichen.
- Soziale Akzeptanz: Bergbauprojekte stoßen aufgrund ökologischer und sozialer Bedenken häufig auf Widerstand vor Ort.
- Verzögerungen zulassen: Langwierige Genehmigungsverfahren können die Entwicklung neuer Minen und Verarbeitungsanlagen behindern.
7. Wie kann die EU die gesellschaftliche Akzeptanz von CRM-Mining-Projekten sicherstellen?
Der Aufbau gesellschaftlicher Akzeptanz erfordert:
- Transparentes und integratives Engagement: Frühzeitiges und kontinuierliches Engagement mit den örtlichen Gemeinden, um ihre Anliegen zu berücksichtigen und sicherzustellen, dass die Vorteile geteilt werden.
- Umwelt- und Sozialverantwortung: Implementierung bewährter Verfahren zur Minimierung der Umweltauswirkungen und Gewährleistung des Wohlergehens der Gemeinschaften.
- Ansatz für nachhaltige Entwicklung: Integration wirtschaftlicher, ökologischer und sozialer Aspekte in die Projektplanung und -umsetzung.
8. Wie sind die Aussichten für Angebot und Nachfrage nach CRM in der EU?
- Die EU benötigt erhebliche Mengen an Rohstoffen, um ihre Ziele für saubere Energie zu erreichen. Zwar besteht Potenzial, die inländische Produktion und das Recycling zu steigern, es wird jedoch eine erhebliche Versorgungslücke prognostiziert. Der Erfolg der EU-Strategie für Rohstoffe hängt von der rechtzeitigen Erschließung neuer Minen und Verarbeitungsanlagen, der Ausweitung innovativer Technologien und der Sicherung einer diversifizierten und verantwortungsvollen Beschaffung durch internationale Partner ab.
