Stahl und Kupfer aus alten Öl- und Gasplattformen für die Energiewende?

Stillgelegte Kohleminen, Öl- und Gasplattformen sowie Pipelines könnten einen Teil der Rohstoffe für die Energiewende liefern. Das zeigt eine neue Studie der Empa, die insbesondere das Recycling von Stahl und Kupfer als vielversprechend einstuft.

Quelle: American Public Power Association, Unsplash

Im Rahmen der Studie wurden die Bestände von 22 Materialien in heute bestehenden Kohleminen, Öl- und Gasplattformen, fossilen Kraftwerken sowie grossen Pipelines analysiert. (Symbolbild)

Um die Klimaerwärmung zu stoppen, muss die Energieinfrastruktur in den kommenden Jahren auf erneuerbare Quellen umgestellt werden, heisst es in einer Mitteilung der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (Empa) von Dienstag. Für den Bau von Solarzellen und Windturbinen in grossem Massstab braucht es unter anderem Mineralien und Metalle. Gleichzeitig wird die bestehende fossile Infrastruktur obsolet. Könnte man also Teile des alten Energiesystems recyceln, um daraus das neue zu bauen? Diese Frage haben Empa-Forschende aus der Abteilung «Technologie und Gesellschaft» in einer Studie untersucht.

Die im Rahmen des EU-Projekts «CircEUlar» durchgeführte und in der Fachzeitschrift «Nature Communications» publizierte Studie analysierte die Bestände von 22 unterschiedlichen Materialien in heute bestehenden Kohleminen, Öl- und Gasplattformen, fossilen Kraftwerken sowie grossen Pipelines. «Um das Potenzial dieser ‹urbanen Mine› zu verstehen, müssen wir zuerst wissen, welche Materialien darin vorkommen», wird Empa-Forscher Hauke Schlesier, Erstautor der Studie, in der Mitteilung zitiert. Zwei Rohstoffe stachen dabei laut der Empa besonders heraus: Stahl und Kupfer. Beide seien in der fossilen Infrastruktur in grossen Mengen vorhanden und würden gleichzeitig dringend für die Energiewende benötigt.

«Kupfer kommt in Transformatoren und Kabeln zum Einsatz, während Stahl für strukturelle Elemente verwendet wird», sagt Schlesier. Der Studie zufolge könnte das Recycling der fossilen Infrastruktur den gesamten Stahl- und rund einen Drittel des weltweiten Kupferbedarfs für die Energiewende decken. Mit dem Herunterfahren der fossilen Infrastruktur stünden diese zusätzlichen Materialströme der Wiederverwertung zur Verfügung. Gemäss den Berechnungen der Forschenden wären die Kapazitäten der weltweiten Recyclinganlagen ausreichend, um Kupfer und Stahl für die Energiewende zurückzugewinnen.

Wirtschaftlicher und umweltfreundlicher

Aber ist das Recycling von Stahl und Kupfer aus der fossilen Infrastruktur auch wirklich sinnvoll? Die Empa-Forscher beantworten die Frage mit «ja». Die Recyclingprozesse für beide Metalle seien deutlich umweltfreundlicher als deren primäre Gewinnung, heisst es in der Mitteilung weiter. «Die Gewinnung von Stahl produziert Schlacke, Feinstaub und grosse Mengen an Kohlendioxid, Kupferminen erzeugen giftige Abfälle», sagt Schlesier. Für das Recycling braucht es hingegen vor allem Strom: Stahl wird in Elektroöfen eingeschmolzen, während Kupfer in einem elektrochemischen Prozess zurückgewonnen werden kann. Die Umnutzung der bestehenden Stahl- und Kupferbestände sei aus gesamtökonomischer Sicht «sehr vorteilhaft», heisst es weiter.

Wie die Forschenden betonen, lohnt es sich, bereits so früh wie möglich mit dem Recycling zu beginnen, weil dies zu den geringsten Folgekosten führen würde. Denn durch die Primärgewinnung der Rohstoffe entstünden Umwelt- und Gesundheitsschäden, die für die Gesellschaft mit grossen Folgekosten verbunden seien. «Durch das Recycling von Stahl und Kupfer aus der fossilen Infrastruktur könnten wir bis 2050 externalisierte Kosten von vier bis elf Billionen US-Dollar einsparen», sagt Schlesier. Recycling selbst ist dabei gemäss der Studie nicht teurer als die Primärgewinnung von Stahl und Kupfer und somit durchaus wettbewerbsfähig. «Zusätzlich lassen sich bis zu zwei Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalente vermeiden. Das entspricht etwa 50 Jahren Schweizer Emissionen», fügt Schlesier hinzu.

Die wesentliche Herausforderung für das Recycling der wertvollen Rohstoffe aus der fossilen Infrastruktur sind aus Sicht der Studienautoren die fehlenden Anreize. Für staatliche fossile Konzerne könnte die Verminderung der gesellschaftlichen Kosten einen Anreiz bieten, die fossile Infrastruktur früher herunterzufahren. Für private Energiekonzerne gelte das aber eher nicht, sagt Schlesier. «Diese haben meist kein wirtschaftliches Interesse daran, externalisierte Kosten zu minimieren.» Abhilfe schaffen könnte gemäss Mitteilung eine weitere gezielte Anreizsetzung durch den Staat.

Nutzen für die Energiewende

Gemäss der Studie könnte der rezyklierte Stahl und das Kupfer weltweit in Solaranlagen, Windturbinen, Stromleitungen oder Elektrolyseuren für die Wasserstoff-Produktion verwendet werden. «Interessant ist die Verwendung von recyceltem Stahl anstatt Aluminium in den Befestigungssystemen von Solaranlagen», so Empa-Forscher Harald Desing, Co-Autor der Studie. Der CO₂-Fussabdruck von Solaranlagen könne dadurch um etwa ein Drittel gesenkt werden. Die Menge an Stahl in der fossilen Infrastruktur würde nach Angaben der Empa ausreichen, um das Zwei- bis Fünffache des Bedarfs bereitzustellen, der zur Erreichung der globalen Klimaziele für Solaranlagen benötigt würde.

Aber auch Windturbinen könnten vom recycelten Stahl und Kupfer profitieren. Dies würde den CO₂-Fussabdruck von Windenergieanlagen ebenfalls um rund ein Drittel senken, heisst es weiter. Würde der recycelte Stahl ausschliesslich für den Bau von Windturbinen verwendet werden, könnte hierfür der Gesamtbedarf an Stahl für die Klimaziele bis ins Jahr 2050 gedeckt werden. «Eine Verwendung wäre auch in Stromleitungen und Elektrolyseuren für die Wasserstoff-Gewinnung denkbar», so Schlesier. Wichtig sei: Saubere Energietechnologien müssten die fossile Infrastruktur sukzessive ersetzen, damit der eingebettete Stahl und das Kupfer wiederverwendet werden könnten. (mgt/pb)