Aktuelle weltweite Trends
Metallrecycling verlängert die Reichweite der Ressourcen und nützt der Umwelt. Gleichzeitig ist das Recycling von Metallen wirtschaftlicher als die Primärproduktion. In dem nachfolgenden Beitrag wird dargestellt, welchen Stellenwert das Recycling von Eisen, Aluminium and Kupfer heute bereits hat und welche Länder bzw. Regionen im weltweiten Maßstab führend sind. Daneben wird gezeigt, welches die Herausforderungen sind und wie die derzeitige und künftige Entwicklung verläuft. Verschiedene führende Unternehmen werden dazu näher beleuchtet.
1 Einführung
Der weltweite Ressourcenverbrauch ist beängstigend. In Bild 1 ist die weltweite Rohstahlproduktion über die letzten 50 Jahre für die wichtigsten Länder dargestellt. Seit 1970 ist die Produktion um mehr als das 3,1-fache von 601 Millionen Jahrestonnen (Mta) im Jahr 1970 auf 1869 Mta im Jahr 2019 gestiegen. Chinas Anteil an der Rohstahlproduktion ist dabei von 3,0 % auf 53,3 % gewachsen, während der Anteil von Europa (EU28) von 32,4 % auf 8,5 % gefallen ist. Zu den Verlierern zählen ebenfalls die NAFTA-Staaten (1970: 22,6 %, 2019: 6,2 %), die GUS-Staaten (19,4 % bzw. 5,4 %) sowie Japan (15,7 % bzw. 5,3 %). Der Anteil der sonstigen Länder, die Indien, Brasilien, die Türkei und weitere Länder beinhalten, ist in dem Zeitraum von 6,9 % auf 21,3 % gewachsen.
Laut dem BIR (Bureau of International Recycling) wurden 2019 etwa 630 Mta Eisenschrott weltweit recycelt, wobei insgesamt 950 Mta an CO2 Emissionen im Vergleich zur entsprechenden Rohstahlerzeugung aus Eisenerz eingespart wurden [1]. Infolge der signifikanten Energieeinsparungen von ca. 72 % für die Verwendung von Eisenschrott anstelle von Eisenerz wird ein massiver Beitrag für den Klimaschutz geleistet. Die Kalkulationen gehen davon aus, dass von den 630 Mta Eisenschrott etwa 37 Mta (6 %) auf die Rohstahlerzeugung durch Hochöfen (BOF Route) erfolgt, der Löwenanteil von 523 Mta (83 %) entfällt auf das Elektrostahlverfahren (EF Route) und ein weiterer Anteil von etwa 70 Mta (11 %) entfällt auf Gießereien. Das Recycling von Eisenschrott gilt als Musterbeispiel für das Schließen von Stoffkreisläufen.
Bei dem Metallrecycling geht es aber nicht nur um die Stahlindustrie. Neben Stahl können alle Metalle beliebig oft genutzt, aufbereitet, geschmolzen und wiederverwertet werden. Beim Metallrecycling unterscheidet man Eisen (Fe-Metalle) und Nichteisen (NE). Fe-Metalle haben Eisen als Hauptbestandteil. Nichteisenmetalle enthalten kein Eisen (Fe) und bestehen z.B. aus Aluminium, Kupfer, Blei, Zink, Nickel, Kobalt, Chrom oder anderen Spezial- und Edelmetallen. Ein wichtiger Schritt im Metallrecycling ist daher zunächst eine Sortentrennung in Fe- und NE-Metalle. Hierfür existieren eine Reihe von Verfahren wie z.B. die Magnetabscheidung. Fe-Metalle weisen magnetische Eigenschaften aus, NE-Metalle dagegen nicht.
2 Eisenschrott
3 Aluminiumschrott
In den letzten zehn Jahren hat sich die globale Primäraluminiumindustrie grundlegend verändert – insbesondere, weil China seinen Marktanteil bis Ende 2020 auf etwa 57 % der weltweiten Schmelzkapazität ausbauen konnte. Bild 7 zeigt die Entwicklung der Primäraluminiumproduktion nach Regionen. Primäraluminium wird aus Tonerde mittels Schmelzfluss-elektrolyse gewonnen. Die weltweite Produktion hat von 58,5 Mta im Jahr 2015 auf 65,3 Mta nach vorläufigen Zahlen für 2020 zugenommen. Die Golfstaaten (GCC) kommen mit 5,8 Mta im Jahr 2020 bzw. 8,9 % auf den zweitgrößten Anteil hinter China. Der Anteil von Westeuropa liegt nur noch bei 5,1 %, weil die Primärproduktion von 3,75 Mta Aluminium auf 3,33 Mta abgenommen hat. In Nordamerika hat die Produktion von 4,47 Mta auf 3,98 Mta abgenommen.
Über die nicht gesammelten bzw. ungenutzten Mengen an Altschrott gibt Bild 11 Auskunft. Gemäß IAI wurden 2018 von den insgesamt 27,1 Mta an Altschrott 19,9 Mta als Sekundäraluminium recycelt, 7,2 Mta waren ungenutzt und gingen auf Deponien oder in die Müllverbrennung. Die geringsten Anteile an ungenutzten Altschrott haben demnach Lateinamerika und Japan mit knapp 20 %, Europa kommt auf 21 %, China auf 23,5 %. Nordamerika liegt mit 31 % bei den Regionen mit dem höchsten Anteil ungenutzten Altschrotts. Dies wird auch an den Sammelraten für Aluminium-Getränkedosen in den USA deutlich (Bild 12). Wie man sieht, haben sich die Sammelraten der Aluminiumdosen in den letzten Jahren in den USA immer weiter verringert und liegen jetzt bei unter 65 %.
Norsk Hydro, Europas führender Aluminiumproduzent mit einer Produktionsmenge von 2,09 Mta im Jahr 2020, hat eine Kapazität für Aluminium-Alt- und -Neuschrott in Höhe von 2,6 Mta. 2020 wurden etwa 1,25 Mta Aluminiumschrott recycelt, davon etwa 85 % Neuschrott aus der eigenen Produktion und von anderen Unternehmen. Für den Markt werden zwei grüne Produkte angeboten. Für das Produkt REDUXA, welches im Werk Karmoy (Bild 13) produziert wird, wird ausschließlich Hydrostrom verwendet mit CO2-Emissionen von lediglich 4 t CO2/t Primäraluminium. Bei dem Produkt CIRCAL75 handelt es sich um mindestens 75 % recyceltes Aluminium aus Altschrott im Endprodukt. Norsk Hydro will bis 2025 die Mengen an recyceltem Altschrott von 0,09 Mta auf 0,6 Mta steigern.
4 Kupferschrott
Gemäß der International Copper Association (ICA) und Modellbetrachtungen der Fraunhofer ISI-Gesellschaft waren im Jahr 2018 von den seit 1900 weltweit in den Verkehr gebrachten Kupfermengen geschätzt 450 Mio. t Kupfer noch in Gebrauch. 70 % davon entfallen allein auf Produkte der Energie-, Elektrotechnik und Kommunikationstechnik. 2018 wurden insgesamt etwa 12,9 Mta Kupfer entsorgt (Bild 14). Dagegen stehen 29,3 Mta Neu-Kupfer aus der Kupferverhüttung. In die Kupferverhüttung gingen 8,53 Mta Kupferschrott, 3,99 Mta davon betreffen recyceltes Kupfer und 4,54 Mta betreffen Kupferschrott aus der Kupferneuproduktion, der direkt wieder eingeschmolzen wird. Mit diesen Daten ergibt sich für die Kupferproduktion im Jahr 2018 eine Recycling-Input-Rate (RIR) von lediglich 29,0 % sowie eine End-of-Life (EOL)-Recyclingrate in Höhe von 30,9 %.
Für das Jahr 2019 lag nach Erhebungen der International Copper Study Group (ICSG) der Anteil des Kupferschrottes aus der Neuproduktion, der direkt der Schmelze zugeführt wird, bei 5,2 Mta. Der Kupferanteil des recycelten (EOL)-Kupferschrottes lag bei 3,3 Mta. Diese Menge wurde direkt der Raffination zugeführt. Somit wurden 2019 weltweit insgesamt etwa 8,5 Mta Kupferschrott verwendet. Mit einer Menge von 24,5 Mta aus der Kupferaffination läge die Recycling-Input-Rate im Jahr 2019 bei 28,6 %, Im Vergleich dazu lag der RIR-Wert im Jahr 2006 noch bei 36 %. Das bedeutet, dass die Recyclingraten in den letzten Jahren deutlich abgenommen haben, obwohl die Verbände betonen, dass recyceltes Kupfer bis zu 85 % Energie gegenüber der Primärproduktion spart. Nach ersten Zahlen der ICSG sind die Recyclingraten im Jahr 2020 infolge der Pandemie weiter rückläufig.
Diese Zahlen spiegeln sich teilweise in den Zahlen der weltweiten Raffinerieproduktion von Kupfer wider. In Bild 15 sind die weitweiten Zahlen der Primär- und Sekundärproduktion seit 2016 dargestellt. Laut der Definition enthält die Sekundärproduktion den Kupferschrott und die Primärproduktion Kupferkonzentrat aus dem Mining. In der Praxis gibt es hier aber Überschneidungen, da verschiedene Produkte wie Blister, Schwarz- und Anodenkupfer nicht direkt zugeordnet werden können. Über die letzten 10 Jahre ist die Kupfer-Primärproduktion von 15,7 Mta auf 20,0 Mta gewachsen, während die Sekundärproduktion von 3,2 Mta auf 4,0 Mta gestiegen ist. Das Verhältnis der beiden Produktionsmengen ist dabei in etwa konstant geblieben mit einem Sekundärkupferanteil von ca. 17 % und einer leicht abnehmenden Tendenz.
In Bild 17 ist dargestellt, wie sich der Verbrauch für Raffinadekupfer bis zum Jahr 2025 in den wichtigsten Weltregionen verändern wird. In der Prognose von Wood Mackenzie geht man davon aus, dass nach einem Einbruch im weltweiten Verbrauch in Höhe von etwa 0,79 Mta im Jahr 2020 eine Erholung um +0,66 Mta im Jahr 2021 ergibt. 2022 wird der Verbrauch um 0,9 Mta steigen, bis 2025 kühlt sich der Verbrauchsanstieg wieder leicht ab. Die gesättigten Märkte in Europa, Amerika und Asien weisen die größten Einbußen im Jahr 2020 auf, zeigen danach aber auch wieder der größten Anstiege. Als Grund für die hohen Anstiege im Kupferverbrauch in den gesättigten Märkten werden die hohen Zuwächse im Kupferverbrauch für grüne Energietechnologien (Wind- und Solarenergie) als auch die Zuwächse bei den Elektromobilen gesehen.