Seit 1900 wurden über eine halbe Milliarde Tonnen Kupfer gefördert, und zwei Drittel davon sind laut dem Fraunhofer-Institut nach wie vor in produktiver Nutzung. Dieses Metall ist für das Leben, wie wir es kennen, unverzichtbar und eignet sich in einzigartiger Weise für die Kreislaufwirtschaft, so Fernando Nuño und Bruno De Wachter, Mitglieder der International Copper Association und des Beirats der Elektrotechnik-FachmesseCWIEME Berlin.

Die einzigartigen Eigenschaften von Kupfer machen es zu einem grundlegenden Werkstoff in der modernen Gesellschaft, der aus verschiedenen Industriezweigen und sogar aus unserem eigenen Körper nicht wegzudenken ist. Dank seiner hohen elektrischen und thermischen Leitfähigkeit ist es für elektrische Leitungen, Elektronik und die Energiewende unverzichtbar.

Die Elektroindustrie steht heute vor einer Reihe von Herausforderungen, darunter die Förderung der Energiewende, Ressourcenknappheit und der Druck, ihre Umweltbelastung zu verringern. Diese Herausforderungen werden durch ein weiteres Problem noch verschärft: das zunehmende Problem des Elektroschrotts.

Nehmen – Herstellen – Wegwerfen

Unter Elektroschrott versteht man ausrangierte elektrische und elektronische Geräte wie Computer, Smartphones und Haushaltsgeräte, die nicht mehr funktionsfähig sind oder nicht mehr benötigt werden. Elektroschrott enthält sowohl wertvolle Materialien als auch gefährliche Stoffe und ist laut der Internationalen Arbeitsorganisation die am schnellsten wachsende Abfallkategorie weltweit.

Der Großteil des Elektronikschrotts landet in Entwicklungsländern, denen die Infrastruktur fehlt, um ihn – ohne Schaden für Mensch und Umwelt – zu entsorgen, und in denen nur ein Bruchteil der verfügbaren Materialien für die Wiederverwendung zurückgewonnen wird.

Im Jahr 2022 fielen laut dem Global E-Waste Monitor (GEM) (GEM) im Jahr 2022 62 Millionen Tonnen Elektroschrott an, was einem Anstieg von 82 Prozent gegenüber 2010 entspricht. Der GEM stellte fest, dass die in diesem Elektroschrott enthaltenen Metalle einen Wert von 91 Milliarden US-Dollar hatten, darunter 19 Milliarden US-Dollar an Kupfer, 15 Milliarden US-Dollar an Gold und 16 Milliarden US-Dollar an Eisen.

Dennoch wurde weniger als ein Viertel (22,3 Prozent) des Elektronikschrotts des Jahres 2022 als gesammelt und recycelt gemeldet, wodurch wertvolle Materialien im Wert von Milliarden Dollar unberücksichtigt blieben, was möglicherweise zu Umweltverschmutzung führt und die Nachfrage nach Primärerzen erhöht.

Die Erzeugung solch großer Abfallmengen im Rahmen eines linearen Produktionsansatzes verschärft die Rohstoffknappheit und erhöht die Umweltbelastung durch die Gewinnung von Ressourcen. Die Umstellung auf eine Kreislaufwirtschaft würde den Kreislauf schließen und die Abhängigkeit von Neumaterialien verringern, indem die erheblichen Mengen an Materialien im Elektronikschrott genutzt werden – und Kupfer gehört zu den besten Materialien, mit denen man dabei beginnen kann.

Recycelbarkeit

Im Kontext einer Kreislaufwirtschaft ist die Recyclingfähigkeit von Kupfer von besonderer Bedeutung. Es lässt sich unbegrenzt oft recyceln, ohne dass dabei Leistung oder Qualität beeinträchtigt werden. Allein diese Eigenschaft unterscheidet es von anderen Metallen, die in der Elektroindustrie verwendet werden.

Bei einigen anderen Metallen stellt die Reinheit des Schrotts ein Problem dar, sodass ohne aufwendige Trenn- und Veredelungsverfahren nur ein Recycling „gleicher Art“ möglich ist. Das bedeutet beispielsweise, dass zerkleinertes Zorba-Aluminium aus Altfahrzeugen nicht zur Herstellung von Transformatorwicklungen verwendet werden kann. Stattdessen müssen viele recycelte Metalle oft mit Neuware gemischt werden, um den erforderlichen Reinheitsgrad zu erreichen.

Zudem werden Metalle wie Aluminium, Zinn und Nickel häufig legiert, um ihre Eigenschaften zu verbessern. Die Identifizierung und Sortierung der verschiedenen Legierungen sowie die anschließende Rückgewinnung der darin enthaltenen Metalle mittels elektrolytischer, pyro- oder hydrometallurgischer Verfahren ist sowohl zeit- als auch energieaufwendig. Oftmals ist es zu komplex, all diese Abfallströme getrennt zu halten, sodass das Material hauptsächlich „downcycelt“ wird.

Kupfer hingegen wird in elektrischen Anwendungen in der Regel in hochreiner Form verwendet. Tatsächlich sind rund 80 Prozent des verwendeten Kupfers unlegiert. Selbst wenn es sich um Schrott mit Verunreinigungen oder um mit anderen Elementen legiertes Kupfer handelt, ist ein Recycling ohne Qualitätsverlust möglich.

Der Veredelungsprozess ist für Primär- und Sekundärkupfer identisch, und unter den richtigen Bedingungen lassen sich aus Sekundärmaterial sogar höhere Reinheitsgrade erzielen, wodurch dessen Wert und Verwendbarkeit in hochwertigen Anwendungen gewährleistet werden. Folglich geht Kupfer nie wirklich verloren, und die menschliche Gesellschaft verfügt über eine riesige städtische Kupfermine.

Fangen Sie mit Kupfer an

Der relativ hohe wirtschaftliche Wert von Kupfer kann auch als Anreiz für das Recycling anderer Materialien dienen. So nutzen beispielsweise Recyclingunternehmen wie La Farga setzen fortschrittliche Technologien ein, um die Kupferrückgewinnung aus Produkten zu verbessern, beispielsweise KI-gestützte Sortiersysteme mit Röntgenfluoreszenz (XRF). Diese Technologie ermöglicht eine genauere Identifizierung und Trennung von Materialien aus Abfall. Ein Nebeneffekt dieser Entwicklung ist, dass andere Metalle als Nebenprodukte der Schmelz-, Verarbeitungs- und Raffinationsprozesse von Kupfer zurückgewonnen werden können.

Auf diese Weise erleichtert das Recycling von Kupfer das Recycling anderer Materialien wie Gold, Silber, Nickel, Zinn, Blei und Zink. Im Zuge des Kupferrecyclings werden mehr als 20 verschiedene Materialien recycelt.

Allerdings gibt es eine Obergrenze für den Anteil der Nachfrage, der durch Recyclingmaterial gedeckt werden kann. Selbst wenn 100 Prozent des ausgedienten Kupfers recycelt würden, könnte Sekundärkupfer allein den wachsenden Kupferbedarf nicht decken. So haben beispielsweise Transformatoren und Motoren eine Lebensdauer von etwa 30 Jahren, und bis das darin enthaltene Kupfer als Schrott verfügbar wird, dürfte sich die weltweite Kupfernachfrage wahrscheinlich verdoppelt haben.

Dadurch ist es unmöglich, den Anteil an recyceltem Material in neuen Produkten über 35 bis 40 Prozent hinaus zu steigern.

Design im Sinne der Kreislaufwirtschaft

Derzeit stammen rund 30 Prozent des Kupferbedarfs aus Recyclingprodukten. Wie bereits erwähnt, wird sich dieser Anteil durch eine Verbesserung des Recyclings erhöhen, doch ebenso wichtig sind effizientere Konstruktionen.

So können beispielsweise Konstrukteure dafür sorgen, dass sich Kupfer und andere Metalle leichter aus ihren Produkten entfernen lassen, wodurch die Rückgewinnungsquote verbessert wird, da Metallabfälle durch Verluste bei Verfahren wie dem Schreddern vermieden werden. Darüber hinaus kann der Austausch mit Schmelzbetrieben und Recyclingunternehmen den Erstausrüstern dabei helfen, die für ihre Produkte am besten für das Recycling geeigneten Legierungen auszuwählen.

Darüber hinaus trägt der Einsatz von Kupfer in bestimmten Geräten dazu bei, den Verbrauch anderer Materialien zu senken. So benötigen beispielsweise Transformatoren mit Kupferwicklungen weniger Elektrostahl als Geräte mit Aluminiumwicklungen, während Induktionsmotoren mit Kupferläufern bei gleicher Leistung zu kompakteren Baugrößen führen. Messen, die die gesamte Wertschöpfungskette der Elektroindustrie unter einem Dach vereinen, wie beispielsweise die CWIEME Berlin, bieten hervorragende Möglichkeiten für diese Art der branchenweiten Zusammenarbeit.

Auch wenn ihre Grundsätze in uralten Praktiken wie der Landwirtschaft verwurzelt sind, ist die Kreislaufwirtschaft als strukturiertes, skalierbares Modell eine moderne Antwort auf globale Herausforderungen. Sie verbindet traditionelles Wissen mit innovativen Instrumenten, um eine nachhaltige Zukunft zu gestalten. Wie passend wäre es, wenn das erste wirklich kreislauffähige Material Kupfer wäre – ein Element, das für die technologischen Fortschritte der Menschheit in der Vergangenheit von entscheidender Bedeutung war und heute für die Energiewende, die die Zukunft prägen wird, unverzichtbar ist.

Um mehr über die Bedeutung von Kupfer für die Gesellschaft zu erfahren, besuchen Sie die Website der International Copper Alliance. Weitere Informationen zum Besuch oder zur Teilnahme als Aussteller an der CWIEME Berlin, einer der weltweit führenden Messen für Elektrotechnik, finden Sie unter www.Berlin.CWIEMEevents.com.

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Über die CWIEME Berlin: Die CWIEME Berlin, eine der führenden Veranstaltungen in der Welt der Elektrotechnik, ist ein unverzichtbarer Anlaufpunkt sowohl für Fachleute als auch für Interessierte. Diese jährlich stattfindende Veranstaltung im Herzen Europas bietet eine einmalige Gelegenheit zum Networking, zum Wissenserwerb und zur Erkundung der neuesten Branchenentwicklungen.

Ref.: CWI046/12/24