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