Effizienz im Umgang mit Ressourcen ist gefragt

Die Welt ist nicht genug

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Die Menschheit verbraucht mehr Ressourcen als die Erde langfristig bereitstellen kann. Aktuell benötigt unser Planet über 18 Monate, um den jährlichen Ressourcenverbrauch von allen Menschen zu decken oder zu regenerieren. Mitte des Jahrhunderts wird sich dieser Wert verdoppeln. Wenn wir die Erde weiter so ausbeuten, droht uns der Rohstoffkollaps. Doch noch ist nicht alles verloren. Das Zauberwort heißt Ressourceneffizienz.

Am 9. Dezember 1999 kam der James-Bond-Thriller „Die Welt ist nicht genug“ in die deutschen Kinos. Zwar hatten die Filmemacher mit dem Titel sicherlich anderes im Sinn, doch er beschreibt ziemlich gut das Dilemma, in dem sich die Menschheit befindet: Wir verbrauchen bereits heute viel zu viele Ressourcen. Unser Planet ist nicht mehr in der Lage, den Ressourcenverbrauch zu kompensieren. Wenn wir so weiter machen wie bisher, werden wir in 30 Jahren drei Erden an natürlichen Ressourcen verbrauchen. Selbst wenn die Industrienationen ihren Rohstoffeinsatz pro Kopf bis zum Jahre 2050 gegenüber 2006 halbieren würden und zugleich die Entwicklungs- und Schwellenländer ihren Rohstoffeinsatz lediglich auf dieses Niveau steigern würden, würde der weltweite Rohstoffeinsatz bis 2050 laut UN Environment immer noch um 40 % steigen. Ein katastrophales Desaster für nachfolgende Generationen.

Bereits heute sind einige wichtige Rohstoffe wie Erdöl, Kobalt und Seltene Erden häufig nur noch aus schwer zugänglichen Quellen zu beschaffen. Damit einher gehen Umweltbeeinträchtigungen, die von der Freisetzung von Treibhausgasen über Schadstoffeinträge in Luft, Wasser und Boden bis hin zur Beeinträchtigung ganzer Ökosysteme reichen können. Die Lösung dieser Probleme kann nur ein schonender und gleichzeitig effizienter Umgang mit unseren natürlichen Ressourcen sein. Damit wird die Ressourceneffizienz eine Schlüsselfunktion in der Zukunft haben.

Deutschland als Industrienation hat die besten Voraussetzungen, beim notwendigen globalen Wandel zu einer ressourceneffizienten Wirtschaftsweise international eine Vorreiterrolle zu übernehmen. So sank der Einsatz von Rohstoffen hierzulande seit 1994 kontinuierlich. Doch reicht das aus? Im Zuge der internationalen Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung hat Deutschland seine Nachhaltigkeitsstrategie aus dem Jahre 2002 im letzten Jahr neu aufgelegt. Man hat dabei wichtige Sätze der Agenda 2030 übernommen. So heißt es in der Präambel: „Wir sind entschlossen, den Planeten vor Schädigung zu schützen, unter anderem durch nachhaltigen Konsum und nachhaltige Produktion, die nachhaltige Bewirtschaftung seiner natürlichen Ressourcen und umgehende Maßnahmen gegen den Klimawandel, damit die Erde die Bedürfnisse der heutigen und der kommenden Generationen decken kann.“ Ein heres Ziel, das es jetzt umzusetzen gilt. Doch dazu sind selbst in Deutschland noch erhebliche Anstrengungen notwendig.

Mangelnde Rohstoffproduktivität

In der 2002er-Version der Nachhaltigkeitsstrategie hat die Bundesregierung das Ziel vorgegeben, die Rohstoffproduktivität bis zum Jahr 2020 im Vergleich zum Jahr 1994 zu verdoppeln. Die Rohstoffproduktivität ist einer der wichtigsten Indikatoren in Deutschland für die Ressourceneffizienz. Der Indikator drückt aus, wie effizient abiotische Primärmaterialien in Deutschland eingesetzt werden, um das Bruttoinlandsprodukt (BIP) zu erwirtschaften. Auf den ersten Blick sehen die Ergebnisse gut aus: So stieg die Rohstoffproduktivität nach vorläufigen Berechnungen des Statistischen Bundesamtes in Deutschland von 1994 bis 2014 um 48,8 %. Der abiotische, direkte Materialeinsatz sank in diesem Zeitraum um 12,8 %, während das Bruttoinlandsprodukt (BIP) gleichzeitig um 29,8 % stieg. Insgesamt entwickelt sich die Rohstoffproduktivität also in die richtige Richtung. Doch das durchschnittliche Tempo ihrer Erhöhung seit dem Jahr 1994 reicht nicht aus, um das gesetzte Ziel zu realisieren. Der Zuwachs der Rohstoffproduktivität hat sich zuletzt deutlich abgeschwächt. Legt man die durchschnittliche Entwicklung der letzten fünf Jahre zugrunde, würden 2020 nur rund 50 % des Zielwertes erreicht werden.

Berücksichtigung biotischer Rohstoffe

Mit Verabschiedung des 2. deutschen Ressourceneffizienzprogrammes und der Neufassung der Nachhaltigkeitsstrategie 2016 wurde ein weiterer Indikator definiert: die Gesamtrohstoffproduktivität. Sie dient als produktionsbezogener Indikator für die Rohstoffeffizienz der deutschen Volkswirtschaft und stellt eine Weiterentwicklung des bislang in der Nachhaltigkeitsstrategie aufgeführten Indikators Rohstoffproduktivität dar. Die Gesamtrohstoffproduktivität beinhaltet – anders als der bisherige Indikator – neben den abiotischen auch die biotischen Rohstoffe. Damit wird der Fokus der effizienten und sparsamen Nutzung auch auf nachwachsende Rohstoffe ausgedehnt. Dies ist ein wichtiges Signal, denn biotische Rohstoffe sind nicht per se ressourcenschonender und umweltverträglicher. Sie müssen vielmehr im Kontext des Anbaus (einschließlich Flächeninanspruchnahme und Folgewirkungen), ihrer Nutzung und Verwertung sowie der damit verbundenen sozialen und ökologischen Auswirkungen betrachtet werden.

Bei der Gesamtrohstoffproduktivität wird außerdem nicht nur die Tonnage der importierten Güter, sondern der gesamte damit zusammenhängende Primärrohstoffeinsatz berücksichtigt. Dadurch wird verhindert, dass Verlagerungen rohstoffintensiver Prozesse ins Ausland im Inland als Produktivitätssteigerungen verbucht werden. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil die Menge nach Deutschland importierter Güter über die letzten Jahre deutlich angestiegen ist. Mit den dafür erforderlichen Herstellungsprozessen gehen Material- und Energieeinsätze und damit verbundene Umweltwirkungen im Ausland einher. Für ein reales Bild werden diese Energie- und Stoffströme nun miterfasst. Allerdings wurde im deutschen Ressourceneffizienzprogramm ProgRess II vereinbart, dass die Gesamtrohstoffproduktivität nur zur Orientierung dient und die Bundesregierung nicht beabsichtigt, daraus unmittelbare rechtliche Maßnahmen abzuleiten.

Gewinnung von Sekundärrohstoffen

Um Ressourceneffizienz zu erreichen, ist ein ausgeklügeltes Recycling von Abfallstoffen notwendig. Am Ende des Lebenszyklus stellt das Recycling ein wichtiges Instrument zur Gewinnung und Bereitstellung sogenannter Sekundärrohstoffe dar. Verursacherbezogene Entsorgungspreise bei hohen Umweltschutzanforderungen sorgen für Anreize zur Vermeidung und Verwertung von Abfällen und damit für einen verminderten Primärrohstoffeinsatz. Die Verankerung eines allgemeinen Vermeidungs- und Verwertungsvorrangs sowie der Produktverantwortung und zusätzlich ein Ablagerungsverbot für nicht vorbehandelte Siedlungsabfälle bewirkten seit den 1990er-Jahren deutlich erhöhte Erfassungs- und Verwertungsraten von Siedlungsabfällen. Heute werden etwa 63 % der Siedlungsabfälle recycelt. Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass bereits rund 13 % des Rohstoffbedarfs der deutschen Industrie (ohne Energierohstoffe) durch Sekundärrohstoffe erbracht werden.

Absolute Spitze im Recycling ist übrigens die japanische Gemeinde Kamikatsu. Mit 34 verschiedenen Mülleimern wollen die Anwohner bis 2020 eine Recyclingquote von 100 % (derzeit über 80 %) erreichen. Zwar ist im Zero-Waste-Projekt der Ortschaft nicht alles Gold was glänzt, doch der Anreiz ist groß: Die Entsorgungskosten der Gemeinde sind um ein Drittel gesunken.

Urban Mining und Phytomining

In Hinblick auf die Verknappung der Primärrohstoffe muss die Nutzung von Sekundärrohstoffen vorangetrieben werden. Zur Gewinnung von metallischen Sekundärrohstoffen können in Zukunft zwei unterschiedliche Bereiche beitragen: das Urban Mining und das Phytomining. Unter Urban Mining versteht man die Rückgewinnung von Rohstoffen aus Gebäuden, Infrastrukturen oder auch Mülldeponien. In Deutschland übersteigen mittlerweile die in anthropogenen Lagern vorhandenen Metalle die natürlichen Ressourcen. D. h., unsere Städte bilden bei verschiedenen Rohstoffen inzwischen das größte Vorkommen in Deutschland. Dabei haben diese Sekundärrohstoffe gegenüber natürlichen Ressourcen einen großen Vorteil: Sie kommen meist schon in der Reinform beispielsweise in Maschinen, Anlagen oder Apparaten vor. Und: Es entstehen kurze Wege, denn die Sekundärrohstoffe sind eigentlich genau dort, wo sie in unseren urbanen Strukturen gebraucht werden.

Ein klassisches Beispiel hierfür ist der Recyclingbeton. Deutschland verliert täglich durch den Abbau von Gesteinen für die Betonherstellung 4 ha Land. Zusätzlich müssen diese Steine von den Schotterwerken kilometerweit in die Ballungsräume transportiert werden. Dabei sind deutsche Städte voll von altem Beton. Gebäude aus den 1960er- und 1970er-Jahren entsprechen heute nicht mehr den Energiestandards. Durch Abriss und Sortierung lässt sich ein Betonrecyclat herstellen, das wieder zur Verwendung in Frischbeton geeignet ist. Dieser sogenannte Recyclingbeton darf laut Gesetzgeber bis zu 45 % Altbeton enthalten. Neueste Forschungen belegen allerdings, dass theoretisch 100 % möglich wären. Damit würde der Kreislauf geschlossen und neue Sprengungen in deutschen Mittelgebirgen würden der Vergangenheit angehören.

Ein anderer Bereich, der in Zukunft eine wichtige Rolle spielen könnte, ist das Phytomining. Sogenannte Superpflanzen sind in der Lage, während ihres Wachstums enorme Mengen Metalle aus dem Boden aufzunehmen und zu speichern. Mehr als 500 verschiedene sogenannte Hyperakkumulatoren haben Wissenschaftler inzwischen identifiziert. Zwar ist die Forschung von Nickel-Tannen, Wolfram-Hafer und Gold-Palmen noch weit entfernt, erste Einsatzfälle gibt es aber bereits: Auf dem Südsee-Archipel Neukaledonien, das vom Nickelbergbau lebt, werden mithilfe von Hyperakkumulatoren verseuchte Böden auf den Abraumhalden der Minen wieder renaturiert. In England befassen sich Forscher mit dem Gebirgs-Hellerkraut, das im Umfeld der stillgelegten Bleiminen im Peak District auf mit Schwermetallen verseuchten Böden wächst und Blei, Zink und Cadmium anreichern kann. In Albanien wiederum bauen Landwirte auf brachliegenden Flächen Mauer-Steinkraut an, um Nickel zu gewinnen. Durch Ernte und anschließende Verbrennung reichern sich die Metalle in der Asche an und können dann extrahiert werden. Die Verbrennung ist CO2-neutral und somit nicht klimaschädlich.

Noch ist vieles im Bereich Phytomining Zukunftsmusik und es wird noch eine Weile dauern, bis es Wirkung zeigen kann. Es müssen geeignete Pflanzen gefunden bzw. gezüchtet werden, gleichzeitig gilt es, die Extraktionsverfahren zu optimieren und die chemischen Prozesse anzupassen, um wirtschaftlich Metalle auf diese Weise produzieren zu können. Und wer weiß: Vielleicht stellen die metallhaltigen Pflanzen irgendwann einmal direkt Autos her, wie es Ingo Rechenberg in seinem Buch „Eine bionische Welt im Jahre 2099“ voraussagt.

Biomasse ersetzt Erdöl

Die chemische Industrie ist bei der Produktion organischer Verbindungen auf das Element Kohlenstoff angewiesen. Aktuell sind rund 87 % der kohlenstoffhaltigen Rohstoffquellen fossilen Ursprungs in Form von Naphtha, Erdgas, Öl und Kohle. Diese Quellen sind jedoch endlich, ihr Abbau erfolgt meist nicht nachhaltig und verursacht global immer größere Eingriffe in die Natur mit zum Teil massiven Beeinträchtigungen bestehender Ökosysteme. Alternativ hierzu sind CO2 und nachwachsende Rohstoffe als Kohlenstoffquelle verfügbar (siehe cav 2/17 – Nachhaltige Chemieproduktion). Doch der Zuwachs von nachwachsenden Rohstoffen zur stofflichen Nutzung ist in der chemischen Industrie in den letzten Jahren eher gering ausgefallen. Dies liegt auch daran, dass die traditionellen Anwendungsgebiete für nachwachsende Rohstoffe bereits erschlossen sind und zur Erschließung neuer Anwendungen noch viel Forschung und Entwicklung notwendig ist. Vor allem im Bereich CO2-Nutzung stehen wir erst am Anfang.

Die chemisch-pharmazeutische Industrie ist der größte Verbraucher nachwachsender Rohstoffe in Deutschland. Schätzungsweise 2,7 Mio. t – das sind ca. 80 % der insgesamt in der Industrie genutzten Biomasse – werden in der chemischen Industrie eingesetzt. Nachwachsende Rohstoffe finden oft dort Verwendung, wo die Syntheseleistung der Natur im gewünschten Produkt zumindest teilweise erhalten bleibt: Öle und Fette werden beispielsweise zu Tensiden, Bioschmierstoffen, Polymeren oder Lacken und Farben verarbeitet; Stärke und Zucker werden unter anderem zu Kunststoffen oder zunehmend zu Grundchemikalien verwertet; Chemiezellstoff bildet die Grundlage für cellulosische Chemiefasern.

Allerdings sind auch biotische Rohstoffe aufgrund der Begrenztheit der Anbauflächen nicht unendlich verfügbar. Dieser Aspekt und darüber hinaus eine zunehmende Konkurrenzsituation von Naturschutz, Nahrungsmittel-, Futtermittel-, Industrie- und Energieproduktion sowie anderen Nutzungszwecken erfordern es, nachwachsende Rohstoffe so effizient und nachhaltig wie möglich zu erzeugen und einzusetzen.

Strom ist die Ressource der Zukunft

Ausgerechnet die Energiewende und der mit ihr anfallende CO2-arme Strom könnten ein Lichtschimmer am Ende des Tunnels in punkto Ressourceneffizienz sein. Mit dem erneuerbaren Strom lässt sich nämlich eine stromgeführte Chemieproduktion aufbauen. Im Fraunhofer-Leitprojekt „Strom als Rohstoff“ forschen 10 Fraunhofer-Institute unter Führung des Instituts Umsicht an der Entwicklung wertvoller Basischemikalien aus Strom und CO2. Solarzellen und Windräder produzieren bereits heute mehr Strom, als akut im Netz gebraucht wird. Die Idee der Forscher: Statt Überkapazitäten umständlich zu speichern, könnte man durch elektrochemische Prozesse Basischemikalien erzeugen und die fossil betriebenen Herstellverfahren damit entlasten. Voraussetzung ist allerdings, dass der grüne Strom kontinuierlich und in ausreichender Menge zur Verfügung steht. Das Problem: Auch an anderer Stelle wird der grüne Strom benötigt, wie beispielsweise bei der Elektromobilität.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0617ressourceneffizienz


Für Unternehmen: Positive Effekte

Ressourceneffizienz wirkt sich für deutsche Unternehmen durchaus positiv aus, beispielsweise auf die Versorgungssicherheit. Gerade bei Rohstoffen, die in Deutschland nur gering vorhanden sind, können ressourceneffiziente Produkte und Produktionsverfahren sowie ein ausgeklügeltes Recycling die Verwundbarkeit unserer Volkswirtschaft gegenüber Preissteigerungen verringern. Vor allem für die sogenannten kritischen Rohstoffe, die sowohl eine hohe wirtschaftliche Bedeutung als auch hohe Beschaffungsrisiken aufweisen, ist dieser Aspekt besonders relevant.

Auf Unternehmensebene führt eine effizientere Nutzung der eingesetzten Ressourcen zu erheblichen Kostensenkungen und Wettbewerbsvorteilen. Hier haben viele Unternehmen bereits große Erfolge erzielt. Trotzdem besteht noch ein deutlicher Nachholbedarf:

Im Zeitraum von 1960 bis 2005 stieg die Arbeitsproduktivität durch neue Technologien, einen höheren Automatisierungsgrad, Verbesserung der Produktionsabläufe und vieles mehr um den Faktor 4. Die Materialproduktivität konnte in Deutschland im gleichen Zeitraum lediglich um den Faktor 2 gesteigert werden.

Und auch aktuelle Trends wie die Digitalisierung in der Produktion zielen aus Sicht der Ressourceneffizienz nicht zu 100 Prozent in die richtige Richtung.


Dr. Bernd Rademacher

Redakteur

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