SELTENE ERDEN IM SPANNUNGSFELD ZWISCHEN "SCHMUTZIGER" HERSTELLUNG & "SAUBERER" ANWENDUNG IN UMWELTTECHNOLOGIEN - oekom e. V.
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MÜNCHNER FORUM NACHHALTIGKEIT
16.5. 2018
SELTENE ERDEN
IM SPANNUNGSFELD ZWISCHEN „SCHMUTZIGER“ HERSTELLUNG
& „SAUBERER“ ANWENDUNG IN UMWELTTECHNOLOGIEN
DR. LUITGARD MARSCHALL, MÜNCHEN
AGENDA
I. STECKBRIEF SELTENERDMETALLE
II. UMWELTPROBLEME BEI DER HERSTELLUNG
IN CHINA (BAYAN OBO MINE)
III. SELTENERDHERSTELLUNG IN AUSTRALIEN / MALAYSIA
(„POLLUTION EXPORT“)
IV. PERSPEKTIVEN FÜR EINE NACHHALTIGERE HERSTELLUNG & NUTZUNG
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WAS GENAU SIND „SELTENE ERDEN“?
REE: Rare Earth Elements
LREE: Light Rare Earth Elements
HREE: Heavy Rare Earth Elements
(Schuler et al., 2011) 3
HÄUFIGKEIT VON „SELTENEN ERDEN“?
Historischer Name führt in die Irre!
Metalle sind nicht wirklich selten!
Einige davon: häufiger als Blei oder Arsen
Selten: ergiebige Lagerstätten mit Seltenerdkonzentrationen, die einen
wirtschaftlichen Abbau ermöglichen
Seltenerdlagerstätte: Metallkonzentration > 0,1 % im Erz
(Eisen: üblich sind Metallgehalte von mehr als 70 %)
-> EineTonne Gestein liefert 1 kg Seltenerdmetalle
-> für die Gewinnung müssen riesige Gesteinsmengen bewegt werden
In der Natur sind alle Metalle stets miteinander vergesellschaftet
Zudem auch Thorium und Uran (-> radioaktiv belasteter Abfall)
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Einsatzbereiche
Herausragende magnetische, optische & katalytische Eigenschaften
-> nahezu unverzichtbar für moderne Hightech-Anwendungen in Telekommunikations-,
Unterhaltungs- und Umwelttechnologien
Anwendung in Umwelttechnologien: -> grünes Image!
(-> „Energiewende“)
Abbau & Herstellung: sind mit großen Umwelt- und Gesundheitsrisiken verbunden,
lassen sich nur teilweise durch Einsatz in Nachhaltigkeitstechnologien kompensieren
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ABBAU & HERSTELLUNG VON SELTENEN ERDEN
Abbau des Erzes Aufkonzentration Veredelung
(Tagebau) (Flotation) (Raffination)
Alle Prozessstufen sind aufwendig; verbrauchen vergleichsweise viel Energie, Wasser & Chemie
Herstellung von 1 Tonne Seltenerdmetalle erfordert 58 Gigajoule Energie
Herstellung von 1 Tonne Eisen: 28 Gigajoule
Herstellung von 1 Tonne Blei: 31 Gigajoule
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UMWELTAUSWIRKUNGEN BERGBAU BAYAN OBO MINE, INNERE MONGOLEI, CHINA PRO TAG: 15.000 TONNEN GESTEIN Bildquelle: google Earth 7
NARBEN IN DER LANDSCHAFT: BAYAN OBO MINE
Tagebau: grundlegende Veränderungen des Landschaftsbildes
• Schwerwiegende Eingriffe in Bodengefüge & Grundwasserhaushalt
• Schädigung von Flora & Fauna
• durch großes Arbeitsgerät: CO2- und Staubemissionen
•Lagerung des Taubgesteins (Thorium, Uran, Arsen, Fluoride, asbesthaltige Stoffe, etc.) auf
Halden -> Gefahr des Eintrags in die Umwelt (Wind und Regen)
Bildquelle: www.mineralienatlas.de
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UMWELTAUSWIRKUNGEN BEI DER ERZKONZENTRATION & RAFFINATION
Nach Abbau: Transport des Erzes nach Baotou (150 km entfernt, liegt am Gelben Fluß)
Flotation: Aufkonzentration des Erzes
- Gesteinspulver wird mit zahlreichen Chemikalien versetzt
und erhitzt (viel Wasser, Chemie & Energie)
Hauptproblem: hochtoxische, radioaktiv belastete
schlammförmige Flotationsrückstände („tailings“);
enthalten Chemikalien, Schwermetalle, Fluoridverbindungen, Thorium, Uran
Raffination: problematischster Schritt im Hinblick auf die Umwelt
- hoher Chemikalien- und Energieeinsatz
(konz. H2SO4, konz. HCl, organische Chemikalien, Ammoniumsalze)
- große Mengen an Luftemissionen & problematischen Abwässern
- große Menge an radioaktiv belastetem Abfall
-> Lagerung der Rückstände: in einem riesigem Absetzbecken bei Baotou
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Absetzbecken für die Herstellungsrückstände
Seit den 1960er Jahren
- künstlicher See aus schwarzem zähflüssigen Schlamm
- mehr als 12 km lang, Fläche von ca. 11 qkm
- Zum Vergleich: Tegernsee. Fläche von knapp 9 qkm
10Großraum Baotou: massive Umweltschäden
• 160 Mio t thoriumhaltiger Abraum & Rückstände
• Pro Jahr: 10 Mio Tonnen radioaktive, säure- und
schwermetallhaltige Abwässer + Schlämme
• Boden des Minengeländes und angrenzender Umgebung
& Grundwasser sind radioaktiv verseucht
• Minenarbeiter: signifikant erhöhte Lungenkrebsrate
• Bewohner umliegender Ortschaften: massive Gesundheitsprobleme (Atemwegserkrankungen,
Osteoporose, etc.)
• Pro t SEM: 8,5 kg Fluor-Verindungen, 13 kg Staub
9.600 – 12.000 Kubikmeter toxische Abgase
(Flusssäure, Schwefelsäure, Schwefeldioxid)
2000 t toxische Aufbereitungsrückstände
• Bis 2011: keinerlei Sicherheitsvorkehrungen, um Mensch, Tier und Umwelt zu schützen
11SELTENERDHERSTELLUNG IN AUSTRALIEN & MALAYSIA (LYNAS)
• MINE MOUNT WELD, AUSTRALIEN (SEIT 2009): ABBAU DES ERZES & AUFKONZENTRIERUNG
• AUSTRALISCHE ZULASSUNGSBEHÖRDE: HOHE UMWELTAUFLAGEN
(35 KM ENTFERNUNG ZUR NÄCHSTEN SIEDLUNG, STAUBVERMEIDUNGSTECHNIKEN,
GESICHERTE RÜCKSTANDSLAGERUNG, GRUNDWASSERMONITORING, ETC.)
-> GELTEN JEDOCH NICHT FÜR MALAYSIA, WO DAS ERZKONZENTRAT VEREDELT WIRD!
12RAFFINATIONSANLAGE LAMP (LYNAS), MALAYSIA
G. Schmidt (2014)
Gründe für die Standortwahl der Raffinationsanlage LAMP:
Malaysia = attraktiver Verarbeitungsstandort für Unternehmen
- niedrige Produktions- und Arbeitskosten (N. Curtis, Bau einer solchen
Anlage wäre in Australien 4 mal so teuer gewesen)
- besonders investorenfreundliche Einstellung (12 Jahre Steuerbefreiung)
- im Vgl. mit Australien niedrigere Umweltstandards, v.a. im Umgang mit
radioaktivem Abfall
13LAMP (LYNAS ADVANCED MATERIALS PLANT), KUANTAN
Standort: Gebeng, Kuantan, Malaysia LAMP, Kuantan LAMP, Downstream Extraction
Standort: Industriegebiet GEBENG, Kuantan (Küstenstadt, 553.000 Einwohner)
= größte Raffinationsanlage für Seltene Erden außerhalb Chinas
seit Dez. 2012 in Betrieb: neue Raffinationsanlage
Lynas: Nachhaltige Herstellung als Unternehmensziel
Eröffnung: aufgrund heftiger Bürgerproteste um fast ein Jahr verzögert
14BÜRGERBEWEGUNG „SAVE MALAYSIA STOP LYNAS“
regionale Proteste -> größte Umwelt- und Bürgerprotestbewegung in der Geschichte des Landes!
Oktober 2011: 6.000 Bürger demonstrieren in Kuantan gegen Lynas
Februar 2012: 15.00 Bürger demonstrieren in Kuantan gegen Lynas
November 2012: 20.000 Bürger demonstrieren in Kuala Lumpur
Oktober 2013: 1 Million Bürger unterschreiben eine Petition gegen Lynas
(Einwohnerzahl von Malaysia: ca. 28 Millionen)
Widerstand richtete sich gegen sog. „pollution export“
Auffällig: Heftigkeit des Bürgerprotestes
15„GESCHICHTE WIEDERHOLT SICH“
Asian Rare Earth Company, Bukit Merah, Malaysia 1985
Vergangenheit: ähnliche Konstellation
-> Raffinationsanlage für Seltene Erden, „pollution export“ von Japan nach Malaysia
-> 1982-1994: Asian Rare Earth (ARE) in Bukit Merah
-> größte Industriekatastrophe in Malaysia in den 1980er und 1990er Jahren
-> ARE: Joint Venture aus japanischen und malaysischen Firmen
Hauptaktionär: japanische Firma Mitsubishi Kasei
Ziel: Gewinnung von Yttrium
16VORGESCHICHTE DES KONFLIKTS: FIRMA ARE, BUKIT MERAH
Pollution Export
Yttrium: zu 100 % nach Japan
Radioaktive Abfälle verblieben in Malaysia
Grund für die Yttrium-Produktion in Malaysia:
bis in die 1970er Jahre: Yttrium-Produktion in Japan
-> dort schwere Gesundheitsprobleme bei Firmenmitarbeitern und Anwohnern
-> verschärfte Umwelt- und Sicherheitsauflagen für den Umgang mit radioaktivem Material
-> Schließung der Seltenerd-Raffinationsanlagen in Japan
Verlagerung der Produktion nach Malaysia (geringere Sicherheits- und Umweltstandards)
-> trotz der bekannten Gesundheits- und Umweltrisiken wurden dort weder angemessene
Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt noch gab es ein überzeugendes Abfallmanagement
• Hauptproblem: Deponierung der radioaktiv belasteten Abfälle
- zunächst Lagerung in Fässern vor dem Firmengelände
- dann illegale Entsorgung an Feldrändern und Flussufern
- nach ca. 6 Jahren: Bau einer provisorischen Mülldeponie
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lSELTENERDRAFFINATIONSANLAGE ARE, BUKIT MERAH 982-1994)
Provisorische Deponie: ungeeignet für radioaktiven Müll
• Eintrag radioaktiver Isotope in Boden, Luft & Wasser
• Gelände um die Anlage:
50 x höhere Werte für radioaktive Strahlung als normal,
an einigen Stellen sogar 730 x höher (S. Ichikawa 2005)
-> verheerende Folgen für die Gesundheit der Arbeiter und der Anwohner!
- Häufung von Totgeburten & Erbschäden bei Neugeborenen
- Kinder aus Bukit Merah: 40 x höhere Leukämierate als im Landesdurchschnitt
Bis heute ungelöstes Problem: illegale Abfallentsorgungsstätten
-> genaue Lage ist größtenteils noch unbekannt! -> zuständige Stellen verschließen
noch immer die Augen vor dem Problem!
18AKTUELLE ENTWICKLUNG: RAFFINATIONSANLAGE VON LYNAS
Wie nachhaltig ist die Herstellung von Seltenen
Erden in der neuen Raffinationsanlage LAMP?
- Standort?
- Welche Umwelt- und Sicherheitsstandards?
- Gefahr für die Bevölkerung?
- überzeugendes Abfallmanagement?
Lynas: „Our goal is to make an important contribution towards sustainable development“
Kritische Evaluierung der Anlage durch das Öko-Institut 2013 (Gerhard Schmidt)*:
-> weder wurden „state-of-the-art“-Sicherheitstechniken installiert noch existiert ein
sicheres Endlager für die schwach radioaktiven Abfälle
* Grundlage der Studie: Daten der vorläufigen Umweltverträglichkeitsprüfung von LAMP (2008)
19STUDIE G. SCHMIDT, ÖKO- INSTITUT (2013): EVALUIERUNG VON LAMP
Ergebnisse
I. Schadstoffemissionen:
Verfahren zur Behandlung der Gasemissionen entsprechen weder dem Stand der Technik
noch sind es die derzeit besten verfügbaren Methoden
(Schadstoffausstoß = 10 x größer als bei Schwefelsäureproduktionsanlagen Europa)
II: kontaminierte Abwässer:
- Trennungs- und Filtrationstechniken mangelhaft
- darin enthaltene toxische Stoffe und hohe Mengen
an Salzen gelangen über einen Fluss direkt ins Meer
20STUDIE G. SCHMIDT, ÖKO- INSTITUT (2013): EVALUIERUNG VON LAMP
III. Hauptproblem: Radioaktiv kontaminierter Abfall
-> pro Jahr: 91.600 Kubikmeter
-> Lagerung sollte unter besonderen Sicherheitsstandards erfolgen!
-> bislang gibt es aber noch keine Endlagerungsstätte & auch kein
langfristiges Abfallmanagementkonzept
-> riskante Zwischenlagerung der schlammförmigen Rückstände auf dem Firmengelände
-> aufgrund erschöpfter Lagerkapazität will Lynas die Abfälle verdünnen und als Baumaterial
für Straßen oder Bodenverbesserer in den Handel bringen
Fazit der Studie: negativen Gesundheits- und Umweltrisiken ließen sich deutlich reduzieren, wenn
sichere Techniken der Abgas- und Abwasserbehandlung installiert und der Abfall
nach neuesten Standards behandelt werden würden
-> auch außerhalb Chinas ist die Seltenerdproduktion derzeit ein „schmutziges“ Geschäft
21PERSPEKTIVEN FÜR EINE NACHHALTIGE HERSTELLUNG UND NUTZUNG
LEBENSZYKLUS EINES STOFFES
Um die Herstellung und Nutzung von Stoffen nachhaltiger gestalten zu können,
sind Eingriffe in alle Phasen des Lebenszyklus notwendig
22PERSPEKTIVEN FÜR EINE NACHHALTIGE HERSTELLUNG UND NUTZUNG
I. Neues Denken in Bergbau und Herstellung
-> „schmutzigste Phase“, großes Optimierungs-
potential durch moderne Sicherheitstechniken und
effizientes Abfallmanagement, „grüne“ Bergbau-
und Raffinationstechniken, Wiederaufbereitungs-
verfahren für Abwässer und Abfälle, etc.
-> die Etablierung erfordert allerdings
verbindliche Umwelt- und Sozialstandards in den Erzeugerländern (politische Vorgabe!)
-> Durchsetzungsinstrument: Zertifizierung nachhaltig hergestellter Seltener Erden
- > würde es Unternehmen ermöglichen, gezielt nachhaltig hergestellte Rohstoffe zu erwerben
-> käme Minen zugute, die sich einer nachhaltigeren Produktion verpflichten und dadurch
auf dem Weltmarkt nicht wettbewerbsfähig sind (Beispiel Mountain Pass, Kalifornien)
23PERSPEKTIVEN FÜR EINE NACHHALTIGE HERSTELLUNG UND NUTZUNG
II. Recycling (Sekundärproduktion)
Vorteil: mindert Umweltfolgen des Bergbaus (Primärproduktion)
-> enormer Handlungsbedarf!
weltweite Recyclingquote liegt bei einem Wert < 1 %!
(Edelmetalle wie Gold, Platin, Silber: 30 - 50 %)
-> Gründe:
- Seltenerd-Recycling = äußerst komplexer, anspruchsvoller Prozess;
Seltene Erden = meist nur in Spuren enthalten -> wenig lukrativ!
„It‘s easier to separate rare earth elements from rocks than from cell phones!“
(A. King, Ames Lab, USA)
- Geräte müssen vor dem Recycling erst zerlegt werden, um an die relevanten
Komponenten (Akkus, Magnete) heranzukommen (oft nur schwer möglich!)
- bislang fehlt eine effektive Recyclingstruktur (keine systematische Erfassung und
Sortierung; viele Geräte landen im Hausmüll)
24BSP. MOBILTELEFON: BISLANG KEIN RECYCLING VON SEM
Pro Smartphone: bis zu 65 unterschiedliche Elemente
-> hochkomplexer Materialienmix
Technologiemetalle (Seltene Erden, Gallium, Germanium,
Platinmetalle, etc.): 1 Massenprozent des Geräts
Aktuelle Recyclingverfahren für SEM stoßen hier an die
Grenzen der Physik!
SEM-Vorkommen im Smartphone:
- Dauermagnete für Lautsprecher (60 mg/Gerät)
& Vibrationsmotor
-Leuchtmittel / Display
- magnetische Datenspeicher
- Akku
-> oft schwer, die Komponenten auszubauen
-> Erfassungsrate ausgedienter Handys: nur ca. 5%
25PERSPEKTIVEN FÜR EINE NACHHALTIGE HERSTELLUNG UND NUTZUNG
III. Verringerung des Verbrauchs an Seltenen Erden
1. Substitution
überraschend erfolgreiche Strategie!
2009-2013: Rückgang der Weltproduktion von ca. 133.00 auf 90.00 Jato (> 30 Prozent!)
- schnelle Durchsetzung von LED-Leuchtmittel
- neue Magnetwerkstoffe: statt 5 % Dysprosium nur noch 1 %
- Reluktanz- und Induktionsmotoren anstelle von Elektromotoren mit Dauermagneten
- Lithium-Ionen-Akkus statt NiMeH-Akkus
- Probiotika statt Futtermittelzusätzen mit Lanthan
26PERSPEKTIVEN FÜR EINE NACHHALTIGE HERSTELLUNG UND NUTZUNG
2. Neue Verhaltens- u. Konsummuster, die helfen, Ressourcen einzusparen („Suffizienz“)
- Sharing-Modelle (gemeinsame Güternutzung)
public viewing, internet-Cafés, PC-Pools,
Car- and Bike-Sharing -> weniger Geräte
- Vorzug von Produkten, die auf Nachhaltigkeit angelegt
sind (lange Lebensdauer, reparabel, gut zu recyceln,
zertifizierte Rohstoffe, etc. )
- Vorzug von multifunktionalen Geräten anstelle von monofunktionalen Geräten
(Kombi-Geräte für Druck, Fax, Scan & Kopien)
- Verzicht auf unsinnige Produktanwendungen für Seltene Erden (Einweg- Kugelschreiber mit
Leuchtfunktion, bestimmte Feuerwerkskörper, ...)
27PERSPEKTIVEN FÜR EINE NACHHALTIGE HERSTELLUNG UND NUTZUNG
Bündelung all dieser Maßnahmen:
-> Verbesserung der Ökobilanz
-> Verringerung des Spannungsverhältnis
zwischen negativen Umweltfolgen bei der
Herstellung und dem ökologisch sinnvollen
Einsatz in grünen Technologien
28VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!
29AUSWIRKUNG DER BÜRGERPROTESTE IN MALAYSIA
Bsp. Siemens: 2011, Ankündigung eines Joint Ventures mit Lynas in Malaysia
(Magnete!)
Reise von Fuzzia Salleh zu Siemens, München
bis heute: kein Vertragsabschluss zwischen Siemens und Lynas!
Bürgerproteste zeigen auf Umwegen ihre Wirkung
30TECHNOLOGIEMETALLE IM HANDY: WAS TUN?
- „Design for recycling“: Produkt wird von Anfang an auf
eine Wiederverwertung ausgerichtet
(Sortenreinheit, einfache Demontage, modulare
Konstruktion / Reparierbarkeit
Beispiel fairphone:
Akku = nicht fest verbaut
Bildschirm = kratzfest
Standardanschlüsse: Lieferung ohne
Ladegerät, Kabel, Kopfhörer
Gerät aus rezyliertem Polycarbonat
- handys möglichst lange nutzen! (-> spart Ressourcen)
- Geräte nach der Nutzung dem Kreislaufsystem
zuführen (Sammelstellen -> Erhöhung der
Erfassungsrate - > erhöht Wirtschaftlichkeit des
Recyclings)
31Double standards under the Australian proposal compared to LAMP
Greenpeace 2013, Report Lynas, A Radioactive Reuse
Permit application of Ashton for processing REE in Meenaar, Australia;
in complicance with the guidelines of the Commonwealth of Australia‘s code of Practice on the Management of Radioactive Wastes from the Mining
and Milling of Radioactive Ores 1982
32Radioaktivität
Erzkonzentrat aus Mt. Weld: bis zu 1600 ppm Thorium
Erzkonzentrat aus Bayan Obo: bis zu 600 ppm Thorium
-> Weiterverarbeitung in Kuantan birgt erheblich höheres gesundheitliches Risiko für die
Bevölkerung!
Thorium: laut EPA verantwortlich für erhöhtes Krebsrisiko, v.a. Lungen-
und Bauchspeicheldrüsenkrebs
Halbwertszeit 232Th: 14 Milliarden Jahre
Uran: erbgutschädigende Wirkung
Alpha-Strahlung: ist bei Aufnahme in den Körper besonders schädlich!
unterhalb 100 mSV: Niedrigdosis-Strahlung
-> stochastische Strahlenschäden aufgrund von Zellveränderungen
-> dafür gibt es vermutlich keine Schwellendosis
-> Grundsatz des Strahlenschutzes: Alles Strahlenexpositionen und –
risiken müssen so niedrig wie möglich gehalten werden
33Waste policy von Lynas: Kommerzialisierung des Abfalls durch Weiterverwendung
- Um die Menge an WLP-Waste zu reduzieren bzw. den Abfall zu kommerzialisieren, ist
geplant, ihn als Baumaterial zu verwenden.
Dies obwohl der Abfall 5,9 Bq/g Th-232 hat.
Der zulässige Strahlenwert (MOUNTAIN PASS MINE, KALIFORNIEN, USA
2010: Beginn der Reaktivierung
http://www.molycorp.com/about-us/our-facilities/molycorp-mountain-pass
umweltfreundliche & kostengünstige Gewinnung von SEM
“Projekt Phoenix”
gilt als neuer Industriestandard für die nachhaltige Gewinnung von Seltenen Erden
Modernisierungen: sollen Umweltbelastungen minimieren und Wiederholung früherer Fehler vermeiden!
Geschlossene Abfallbehandlung:
- Wasser- und Chemikalien werden aus Rückständen der Erzkonzentration & Raffination zurückgewonnen
-> feste Rückstandspaste, wird getrocknet, mit Zement versetzt, im Bergwerk deponiert
-> Rückgang des Frischwasserverbrauchs um 90% & Rückgang des Chemikalienverbrauchs
- Raffination: Prozessoptimierung durch Reduzierung des Ammoniak-Inputs (Abwässer = salzärmer)
-> tatsächliche Wirkung der vorgeschlagenen Maßnahmen bleibt jedoch noch abzuwarten!
(Umweltforschungsplan des Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit , Forschungskennzahl (UFOPlan) (371294315), 2013 35Sie können auch lesen
