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Die Grafik zeigt, wie viel für ein Windkraftwerk verwendet wird Bild: djd/Deutsches-Kupferinstitut

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Kreislauf des Werkstoffes Kupfer Das Element findet bis in die kleinsten Teile unseres Alltags Verwendung, noch dazu ist es doppelt gut für Klima und Umwelt

25.03.2021

Das Ende des fossilen Zeitalters ist eine Grundvoraussetzung für den Klimaschutz. Bei der Energiewende geht es daher nicht zuletzt darum, Strom, Kraft und Wärme zu erzeugen, ohne Energieträger auf Kohlenstoffbasis einzusetzen. Also ohne Kohle, Öl oder Gas. Es gilt, den Ausbau der erneuerbaren Energien und ihre Verteilung und Speicherung in clever organisierten Netzen zu forcieren. Ohne den Einsatz von Kupfer sind diese Ziele nicht zu erreichen. Eigenschaften wie hohe Leitfähigkeit, Langlebigkeit und ein breites Anwendungsspektrum machen das rote Metall an vielen Stellen der Energieerzeugung, -verteilung und -speicherung unersetzlich.

Fast immer im Spiel

Elektrischer Strom ist der wertvollste und wichtigste Rohstoff, der unsere Welt heute bewegt. Er sorgt für Licht, Kraft und Wärme. Ohne Strom gäbe es weder Informationstechnologie noch Unterhaltungselektronik. Bei so gut wie allen elektrischen und elektronischen Anwendungen ist der Werkstoff im Spiel, den der Mensch bereits seit Jahrtausenden nutzt. Tatsächlich werden fast 70 Prozent des weltweit produzierten Kupfers für Elektroanwendungen und Kommunikation verwendet, berichtet das Deutsche Kupferinstitut. Alleine 45 Prozent entfallen auf die Stromnetze zur sicheren Energiebelieferung von Haushalten und Unternehmen, 12,5 Prozent auf elektrische Ausrüstungen wie Schaltkreise, Verkabelungen und Kontakte in elektrischen Geräten und in der Unterhaltungselektronik. Und nochmals 12,5 Prozent landen im Transportsektor, etwa in den Kabelbaumsystemen von Fahrzeugen aller Art bis hin zu Bordcomputern oder Navigationssystemen. Kupfer besitzt neben Silber die höchste Leitfähigkeit aller Metalle und ist damit prädestiniert als Stromleiter. Bis in kleinste elektronische Bauteile sind Kupferleiter nahezu unersetzbar.


"Circa 550 Millionen Tonnen des Halbedelmetalls wurden seit 1900 verwendet"


Sinnvolle Energieverteilung

In den Ringgeneratoren großer Windräder beispielsweise sind Wicklungen aus Kupferflach- und -runddrähten zu finden, deren Längen mehrere Hundert Kilometer betragen können. Und laut Deutschen Kupferinstitut spart eine Tonne Kupfer, eingebaut in einer rotierenden Maschine wie einem Elektromotor oder einer Windkraftanlage über ihre Lebensdauer hinweg rund 7.500 Tonnen Kohlendioxid-Emissionen. Eine wichtige Rolle spielt Kupfer auch bei Energiespeichertechniken und beim Ausbau der „Smart Grids“, intelligenten Stromnetzen, die für eine sinnvolle Verteilung der Energie sorgen werden.

Zu 100 Prozent recycelbar

Ein weiterer großer Vorteil ist die Wiederverwendbarkeit des Werkstoffes. Auf dem Weg in eine kohlenstoffarme Zukunft und durch die fortschreitende Vernetzung, den Ausbau der erneuerbaren Energien und die Weiterentwicklung der Kommunikationstechniken, könnte die Nachfrage nach Metallen einschließlich Kupfer bis zum Jahr 2050 um das Zehnfache steigen. Das zeigt der Bericht „Die wachsende Rolle von Mineralien und Metallen für eine kohlenstoffarme Zukunft“, den die Weltbank bereits 2017 vorgelegt hat. Aufgrund der großen Kupfervorräte, die in vielen Ländern weltweit erschlossen oder identifiziert sind, ist die wachsende Nachfrage auf lange Sicht gesichert. Immer wichtiger wird aber auch das Recycling von Kupfer, das in Europa bereits rund 50 Prozent des Bedarfs deckt. Das Metall besitzt von Haus aus eine hundertprozentige Recyclingfähigkeit, das heißt, es lässt sich endlos zurückgewinnen und ohne Qualitätsverluste zu neuen Produkten verarbeiten. Der Grund dafür ist vor allem, dass sich sowohl reines Kupfer als auch Legierungen wie Rotguss und Messing wiederverwerten lassen. Zudem erleidet der Rohstoff aus dem Recycling keinerlei Qualitätseinbußen. Bei weiteren Werkstoffen sieht das anders aus. Dann ist von einer Recyclingkaskade die Rede, weil die wiedergewonnenen Wertstoffe deutlich an Qualität verlieren und nur begrenzt wieder in den Rohstoffkreislauf zurückkehren können. Verbundwerkstoffe aus Kunststoff, Metallen und anderen Materialien sind in vielen Fällen bisher gar nicht wirtschaftlich der Wiederverwertung zuzuführen. Sie werden dann entweder endgelagert oder „thermisch verwertet“, also verbrannt. Da der Energieaufwand für das Recycling von Kupfer rund 85 Prozent geringer ist als für die Primärproduktion, schont die Nutzung des wiedergewonnenen Werkstoffs in erneuerbaren Energietechniken das Klima doppelt.

Große Reserven

Engpässe sind dennoch langfristig nicht zu befürchten. Dafür gibt es vor allem zwei Gründe. Laut Flussanalysemodellen des Fraunhofer-Instituts und ausgehend von den weltweiten Kupferbeständen wird geschätzt, dass rund zwei Drittel der etwa 550 Millionen Tonnen Kupfer, die seit 1900 gewonnen wurden, noch immer produktiv genutzt werden. Das Kupfer, das in Deutschland verarbeitet wurde, stammt bereits heute zur Hälfte aus Wiederverwertung. Der zweite Grund für die langfristige Verfügbarkeit trotz weiter steigender Nachfrage liegt in den umfangreichen Kupfervorkommen im Erdmantel. Die künftige Abbaugrenze wird auf 330.000 Millionen Tonnen geschätzt - die Kupferversorgung dürfte damit für die nächsten Jahrhunderte gesichert sein. (mit djd-Material)

Wissenswertes zum Zukunftswerkstoff Kupfer findet sich im Internet:

www.kupferinstitut.de
www.copperalliance.de
  

Recycling Weltmeister

Die Deutschen gelten als Recycling-Weltmeister – zumindest bis zur Gelben, Blauen oder Braunen Tonne. Was mit Verpackungen und anderen Abfällen danach passiert, hängt stark von den Werkstoffen ab. Kunststoffe und Kunststoffverbundwerkstoffe zum Beispiel werden nur zu kleineren Teilen wiederverwertet, ein großer Teil landet in der Müllverbrennung oder auf Deponien. Papier und Glas hingegen werden zum Großteil erneut verwendet. Daraus werden Tüten, recyceltes Papier, neue Flaschen oder Glasprodukte hergestellt. Die Abfälle, die in der grünen Tonne landen, werden meistens kompostiert oder aber anderweitig weitervearbeitet, beispielsweise als Dünger. Edelmetall lässt sich unendlich wiederverwerten und neu verarbeiten.