Prof. Dr. Armin Reller: Urban Mining - Wertstoffe der - ITS Industrie ...
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Kondratjew-Zyklen<br />
Innovationsgrad<br />
1. Zyklus<br />
Wasserkraft<br />
Dampfmaschine<br />
Textilmaschinen<br />
mo<strong>der</strong>ne Eisenwerke<br />
1785 1845 1900 1950 1990 2020<br />
Quelle: Hargroves 2008 & Knox et al. 2008<br />
2. Zyklus<br />
mit Kohle<br />
betriebene<br />
Dampfschiffe<br />
Eisenbahn<br />
Stahlwerke<br />
Werkzeugmaschinen<br />
Fabriksysteme<br />
3. Zyklus<br />
Elektrizität<br />
Elektrotechnik<br />
Meadows et al. 2008<br />
chemische <strong>Industrie</strong><br />
Öl und Kunststoffe<br />
Verbrennungsmotor<br />
Automobilindustrie<br />
Kommunikationstech.<br />
4. Zyklus<br />
Petrochemie<br />
Automobil<br />
Elektronik<br />
Fernsehen<br />
Computer<br />
Luftfahrtindustrie<br />
Kernenergie<br />
Raumfahrt<br />
5. Zyklus<br />
6. Zyklus<br />
???<br />
Nachhaltigkeit<br />
erneuerbare Energien<br />
Kreislaufwirtschaft<br />
Grüne Gentechnik<br />
Bionik<br />
Nanotechnologie<br />
Informationstechnologie<br />
Softwareentwicklung<br />
digitale Netzwerke<br />
Mikroelektronik<br />
Biotechnologie<br />
Materialforschung<br />
Robotik<br />
Basisinnovationen<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
1. Weltkrieg<br />
und Folgen<br />
Quelle: Technologie- und För<strong>der</strong>zentrum Bayern 2007<br />
Weltwirt-<br />
schaftskrise<br />
2. Weltkrieg<br />
Ölkrisen<br />
Mrd. t SKE (Steinkohleeinheiten)<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012<br />
Quelle: BGR 2009
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Abbau von Ölsand in Alberta, Kanada<br />
Quelle: www.zdf.de<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Ölsand Alberta / Kanada<br />
Quelle: Die Zeit / 06.11.2008 / Nr. 46 / Rubrik Wirtschaft / S. 38<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Zukünftige Energiesysteme ohne Funktionswerkstoffe und strategische Metalle?<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Quelle: B. Achzet / V. Zepf / Universität Augsburg / Lehrstuhl für Ressourcenstrategie<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Einsatz verschiedener Metalle in CIS-Solarzellen*<br />
(cis-solartechnik.de 2009)<br />
CIS-Solarmodul<br />
Schematischer Aufbau<br />
einer CIS-Solarzelle<br />
CIS-Solar-Faltmodul<br />
Kontaktdrähte (Grid):<br />
Silberlegierungen<br />
Frontkontakt:<br />
Zinkoxid<br />
Puffer:<br />
Metallsulfid (Cadmiumsulfid)<br />
Absorber:<br />
CIS (Kupfer-Indium-Selenid), Gallium dotiert<br />
Rückkontakt:<br />
Molybdän<br />
Trägermaterial:<br />
Glas, Edelstahl, Kupfer, Titan o<strong>der</strong> Molybdän<br />
*CIS = Copper Indium Selenide<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
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mii.org<br />
diepresse.com
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Verkehr <strong>der</strong> Zukunft?<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Kupferabbau in Chuquicamata (Chile)<br />
Quelle: commons.wikimedia.org<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Risiken <strong>der</strong> Rohstoffabhängigkeit<br />
Quelle: Wagner 2008<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Betrachtung des gesamten Wertstoffkreislaufs<br />
Einbeziehung <strong>der</strong><br />
Energiewandlung<br />
als Rohstoffquelle<br />
Energiewandlung<br />
• Bergbau,<br />
För<strong>der</strong>ung<br />
• Aufbereitung<br />
• Raffination<br />
• Entschwefelung<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
110.000 Tonnen aus<br />
- Beton<br />
- Stahl<br />
- Aluminium und<br />
- Glas<br />
- Carrara Marmor<br />
- Gold<br />
Der Buri al Arab<br />
steht auf einer etwa<br />
7000 Quadratmeter<br />
großen Platte aus<br />
Stahlbeton.<br />
Diese ruht auf 750<br />
Betonpfählen, die bis zu<br />
50 Meter tief im Boden<br />
stecken. Für den<br />
Rohbau wurden mehr<br />
als 330.000 Kubikmeter<br />
Beton verwendet.<br />
Quelle: http://www.welt.de/reise/article5719347<br />
13.000 Türen<br />
189 Etagen; davon<br />
162 bewohnbar<br />
517.240 qm<br />
Geschossfläche<br />
24.000 Tonnen Carrara<br />
Marmor<br />
8.000 qm 22-karätiges<br />
Gold<br />
31.400 metrische<br />
Tonnen Stahl<br />
1.375 Tonnen<br />
Aluminium<br />
28.261 Glasplatten<br />
44.000 Tonnen Glas<br />
Und………………….<br />
Hun<strong>der</strong>te von Metall-<br />
basierten Materialien<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
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Mineral Resources<br />
Left:<br />
Temple of Nanoscience, Rome‘s Dio Padre<br />
Misericordioso Church, also known as the Jubilee<br />
Church, retains ist bright white colour because of<br />
Nanostructured titanium dioxide.<br />
Quelle: Chemical & Engineering News / Juni 2011 / S. 17 und 19<br />
Nanotechnology makes inroads in the<br />
construction industry:<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012<br />
Building Small<br />
Right: Crystallizing Concrete: This colorized scanning Electron micrograph shows concrete (brown) crystallizing<br />
around X-Seed crystals (blue) 500 nm to 30 µm across
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Dissipation von nanoskaligen Zinkoxid- und Titanoxidpartikeln<br />
Quelle: BASF<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Aus dem Labor auf den Teller<br />
Titanoxid soll das Schmelzen in <strong>der</strong> Hand verhin<strong>der</strong>n<br />
In Ketchup sind längst Nanopartikel enthalten - ohne gekennzeichnet zu sein.<br />
Dank Nanokapsel mehr Kalzium in <strong>der</strong> Milch<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Kritikalitätsfaktoren (Auswahl)<br />
Technische<br />
Entwicklung<br />
(Bedarf an<br />
Rohmaterial,<br />
Primärproduktion)<br />
Ökologische<br />
Konsequenzen<br />
(Extraktion,<br />
Anwendung<br />
Deponierung)<br />
Geologische<br />
Verfügbarkeit<br />
(Reichweite)<br />
Recycling- und<br />
Substitutionsmöglichkeiten<br />
Geopolitische<br />
Einflussfaktoren<br />
Ökonomische<br />
Entwicklung<br />
(Preis, Angebot,<br />
Nachfrage)<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Zusammensetzung des Mülls an <strong>der</strong> Nordseeküste<br />
Quelle: Petra Hutner<br />
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<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Quelle: Petra Hutner<br />
Behandlung von Plastikabfällen in Europa * in Kilotonnen<br />
*Daten für Europa<br />
liegen vor für EU 27<br />
und Norwegen,<br />
Schweiz<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Quelle: http://www.spiegel.de/fotostrecke/fotostrecke-52270-3.html<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Quelle: Wikipedia Commons<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
Ressourcenstrategie<br />
Materialvielfalt in <strong>der</strong> Halbleiterindustrie<br />
Quelle: nach Theis, 2007<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
Rückgewinnung<br />
von Rohstoffen<br />
Schlacken-Symposium Meitingen • 12. Oktober 2011 • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong>
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Fraunhofer-Projektgruppe IWKS<br />
Fraunhofer-Projektgruppe für Wertstoff-<br />
Kreisläufe und Ressourcenstrategie<br />
„Think Tank“<br />
Grundlagen<br />
Strategie<br />
Technologien<br />
Rohstoffgewinnung<br />
Recycling<br />
Substitution/<br />
Innovation<br />
Rohstoffe<br />
Werkstoffe<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Projektgruppe IWKS – Arbeitsmodell<br />
Angewandte Forschung entlang <strong>der</strong> Wertschöpfungskette<br />
mit dem Ziel eines<br />
geschlossenen Wertstoffkreislaufs<br />
Element<br />
Werkstoff<br />
Prozess<br />
System<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Biomining<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
http://www.blogigo.de/jaris_buechergebrabbel/-x--big.jpg<br />
Wissen ist <strong>der</strong> einzige Rohstoff, <strong>der</strong> sich bei Gebrauch vermehrt<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
<strong>Urban</strong> <strong>Mining</strong> – <strong>Wertstoffe</strong> <strong>der</strong> Zukunft<br />
Dank<br />
• Renate Diessenbacher<br />
• Claudia Schmidt, Simon Meißner, Andrea Thorenz<br />
• Ben Achzet, Stefan Brandl, Volker Zepf, Irina Oswald, Petra Hutner<br />
• Studierende <strong>der</strong> Physik, <strong>der</strong> Materialwissenschaften und <strong>der</strong> Geographie<br />
IST Techno Apéro • Schaffhausen • <strong>Armin</strong> <strong>Reller</strong> • 11.06.2012
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