Kritische Metalle: Wie ihre Knappheit die Elektromobilität ausbremsen könnte

• Immer mehr Elektroautos sind auf Europas Straßen unterwegs. Dies führt zu einem Anstieg des Einsatzes kritischer Metalle, die man für Komponenten wie Elektromotoren und Elektronik benötig.
• Bei der derzeitigen Rohstoffproduktion dürften kritische Metalle in Zukunft nicht mehr in ausreichender Menge vorhanden sein. Das gilt sogar dann, wenn das Recycling zunimmt.
• Dies geht aus den Ergebnissen einer umfassenden Studie hervor, die von der Chalmers University of Technology, Schweden, im Auftrag der Europäischen Kommission durchgeführt wurde.

Elektrifizierung und Digitalisierung führen zu einem stetig steigenden Bedarf an kritischen Metallen in der Fahrzeugflotte der EU. Außerdem wird derzeit nur ein kleiner Teil der Metalle aus Altfahrzeugen recycelt. Kritische Metalle wie Dysprosium, Neodym, Mangan und Niob sind für die EU von großer wirtschaftlicher Bedeutung. Ihr Angebot ist jedoch begrenzt. Es braucht zumal Zeit, die Rohstoffproduktion hochzufahren. Unsere zunehmende Abhängigkeit von ihnen ist daher aus mehreren Gründen problematisch.

„Die EU ist in hohem Maße von der Einfuhr dieser Metalle abhängig. Denn die Förderung konzentriert sich auf einige wenige Länder wie China, Südafrika und Brasilien. Die mangelnde Verfügbarkeit ist sowohl ein wirtschaftliches als auch ein ökologisches Problem für die EU. Sie birgt die Gefahr, dass sich der Übergang zu Elektroautos und umweltfreundlichen Technologien verzögert. Da viele dieser Metalle knapp sind, besteht außerdem die Gefahr, dass wir künftigen Generationen den Zugang zu ihnen erschweren, wenn wir nicht in der Lage sind, das zu nutzen, was bereits im Umlauf ist“, sagt Maria Ljunggren, außerordentliche Professorin für nachhaltige Materialwirtschaft an der Chalmers University of Technology.

Ernste Situation, aber schwedische Vorräte geben Hoffnung

Ljunggren weist darauf hin, dass die ernste Situation der kritischen und strategischen Rohstoffe in Europa in dem kürzlich von der Europäischen Kommission vorgelegten Gesetz über kritische Rohstoffe unterstrichen wird. Darin wird die Notwendigkeit betont, die Zusammenarbeit mit zuverlässigen externen Handelspartnern zu verstärken und die Wiederverwertung von kritischen und strategischen Rohstoffen durch die Mitgliedstaaten zu verbessern. Zudem sei es sehr wichtig, dass die europäischen Länder ihre eigenen geologischen Ressourcen erkunden.

In Schweden berichtete das staatliche Bergbauunternehmen LKAB zu Beginn des Jahres über bedeutende Vorkommen von Seltenerdmetallen in Kiruna. Mittels erfolgreicher Explorationsarbeiten konnte das Unternehmen Mineralressourcen von mehr als einer Million Tonnen an Oxiden ausfindig machen. Sie gelten nun als die größte bekannte Lagerstätte dieser Art in Europa.

„Dies ist äußerst interessant, insbesondere die Entdeckung von Neodym, das unter anderem in Magneten von Elektromotoren verwendet wird. Die Hoffnung ist, dass wir dadurch langfristig unabhängiger von Importen werden“, sagt Maria Ljunggren.

Kritische Metalle immer häufiger verwendet

Gemeinsam mit der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt EMPA hat Ljunggren die Metalle untersucht, die derzeit in Europas Fahrzeugflotte verwendet werden. Den Auftrag erteilte Gemeinsamen Forschungsstelle (GFS) der Europäischen Kommission erteilt. Die Arbeiten führten zu einer umfassenden Datenbank, die das Vorhandensein von Metallen in Neufahrzeugen, in Gebrauch befindlichen Fahrzeugen und in Fahrzeugen, die recycelt werden, im Laufe der Zeit aufzeigt.

Die Erhebung, die bis ins Jahr 2006 zurückreicht, zeigt, dass der Anteil der kritischen Metalle in Fahrzeugen deutlich zugenommen hat. Und diese Entwicklung soll sich nach Ansicht der Forscher fortsetzen. Einige der Seltenen Erden gehören zu den Metallen, die am stärksten zugenommen haben.

„Die Verwendung von Neodym und Dysprosium ist in diesem Zeitraum in Neuwagen um 400 bzw. 1’700 Prozent gestiegen, und das noch bevor die Elektrifizierung einsetzte. Gold und Silber, die nicht zu den kritischen Metallen zählen, aber einen großen wirtschaftlichen Wert haben, sind um etwa 80 Prozent gestiegen“, sagt Ljunggren.

Die Idee hinter der Umfrage und der Datenbank ist es, Entscheidungsträgern, Unternehmen und Organisationen eine Evidenzbasis zur Verfügung zu stellen, um eine nachhaltigere Nutzung der kritischen Metalle in der EU zu unterstützen. Eine große Herausforderung besteht darin, dass diese Materialien, die in jedem Auto in sehr geringen Konzentrationen vorkommen, wirtschaftlich schwer zu recyceln sind.

Recycling wird den Anforderungen nicht gerecht

„Wenn das Recycling gesteigert werden soll, müssen die Autos so konstruiert werden, dass diese Metalle zurückgewonnen werden können, und es müssen Anreize und flexible Verfahren für mehr Recycling geschaffen werden. Aber das ist nicht die aktuelle Realität“, sagt Ljunggren, die betont, dass eine Reihe von Maßnahmen erforderlich seien, um die Situation zu bewältigen.

„Es ist wichtig, das Recycling zu steigern. Gleichzeitig ist klar, dass eine Steigerung des Recyclings allein die Anforderungen in absehbarer Zukunft nicht erfüllen kann, weil der Bedarf an kritischen Metallen in neuen Autos so stark zunimmt. Deshalb müssen wir uns stärker darauf konzentrieren, wie wir diese Metalle durch andere Materialien ersetzen können. Kurzfristig wird es jedoch notwendig sein, die Förderung in den Minen zu erhöhen, wenn die Elektrifizierung nicht aufgehalten werden soll“, sagt sie.

Mehr über die Umfrage und die Datenbank

Die Erhebung über Metalle in der Fahrzeugflotte der EU wurde von Maria Ljunggren von Chalmers in Zusammenarbeit mit der Eidgenössischen Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) im Auftrag der Gemeinsamen Forschungsstelle der Europäischen Kommission (GFS) durchgeführt.

Die Ergebnisse sind in der Datenbank Raw Materials in Vehicles enthalten, die 60 Fahrzeugtypen unter 3,5 Tonnen aus allen EU-Mitgliedstaaten umfasst. Die Erhebung umfasst elf verschiedene Metalle in Neufahrzeugen, in Gebrauch befindlichen Fahrzeugen und in Fahrzeugen, die recycelt werden. Sie deckt den Zeitraum von 2006 bis 2023 ab, wobei die letzten drei Jahre eine Prognose darstellen.

Die Untersuchung wird auch in dem Bericht Material composition trends in vehicles: critical raw materials and other relevant metals beschrieben.

Maria Ljunggren ist auch an einem laufenden EU-Projekt über kritische Rohstoffe, FutuRaM (Future availability of raw materials), beteiligt. Es soll das Wissen über das potenzielle Angebot an recycelten kritischen Rohstoffen bis zum Jahr 2050 verbessern.

Was zeichnet kritische Metalle aus?

Als kritische Metalle werden Metalle bezeichnet, die für eine bestimmte Branche, einen Industriesektor oder ein geografisches Gebiet von großer wirtschaftlicher Bedeutung sind und bei denen aus verschiedenen Gründen die Gefahr von Versorgungsengpässen besteht.

Der Übergang zu einer grünen und digitalen Wirtschaft treibt die Abhängigkeit von kritischen Metallen voran. Diese werden in Produkten wie Computern, Smartphones, elektronischen Komponenten, Solarzellen, Batterien und Elektromotoren benötigt. Die weltweite Förderung ist auf einige wenige Länder beschränkt, unter denen China eine dominierende Stellung einnimmt. In großem Umfang wird auch in Ländern wie Brasilien, Russland, Südafrika und den USA gefördert.

Recycling kann den Bedarf in der Produktion nicht decken

Das Recycling von kritischen Metallen ist äußerst begrenzt und deckt den Produktionsbedarf nicht. Es werden Explorationsarbeiten durchgeführt, um neue Vorkommen zu finden. Das schwedische Bergbauunternehmen LKAB gab Anfang 2023 eine Pressemitteilung über seine bedeutende Entdeckung von Seltenerdmetallen in Kiruna heraus.

Die Europäische Kommission hat eine Liste von Metallen und Mineralien erstellt, die für unsere Gesellschaft und unser Wohlergehen als entscheidend gelten. Erfahren Sie hier mehr über kritische Rohstoffe in der EU.

Lesen Sie einen Bericht des schwedischen Parlaments über innovationskritische Metalle und Mineralien (auf Schwedisch).

Lesen Sie außerdem: „Klimaneutrales Auto: Warum das keine Solo-Mission sein kann“