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Metalle im Spannungsfeld technoökonomischen Handelns: Eine Bewertung der Versorgungsrisiken und der dissipativen Verluste mit Methoden der Industrial Ecology

Christoph Helbig

in: Augsburg (Dissertation)

Verlag: Opus - Universität Augsburg


Die vorliegende Arbeit bewertet die Nachhaltigkeit des globalen, technoökonomischen Umgangs der Menschheit mit Metallen. Eine solche Bewertung ist notwendig, da die Menschheit im Anthropozän den größten Einfluss auf die Materialflüsse von Metallen hat. Um einen nachhaltigen Umgang mit allen Metallen zu entwickeln, benötigen wir daher einen Überblick über die Wechselwirkungen von Metallen in der Anthroposphäre. Insbesondere zeigt diese Arbeit für 18 Metalle (Aluminium, Chrom, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Zink, Gallium, Germanium, Selen, Silber, Indium, Zinn, Tellur, Tantal, Wolfram, Rhenium und Blei), welche Versorgungsrisiken jeweils bestehen, und wie groß die dissipativen Verluste sind. Dafür werden mit Kritikalitätsbewertungen und Materialflussanalysen Methoden des Fachgebiets Industrial Ecology verwendet.
Eine globale Versorgungsrisikobewertung für Metalle mit Perspektive von einigen Jahren wird mit einem Set von zwölf Indikatoren quantitativ durchgeführt. Die Ergebnisse werden auf einer Skala von 0 bis 100 Versorgungsrisikopunkten aggregiert über alle Indikatoren angegeben und auch in den Risikokategorien Angebotsreduzierung, Nachfrageanstieg, Konzentrationsrisiko und politisches Risiko dargestellt. Die globalen dissipativen Verluste von Metallen werden mit den drei Indikatoren Dissipation-to-Extraction Ratio, Dissipation-to-Consumption Ratio und der erwarteten Verweildauer in der Anthroposphäre quantifiziert und bewertet.
Aluminium, Eisen und Kupfer weisen vergleichsweise sowohl geringe Versorgungsrisiken als auch geringe dissipative Verluste auf. Cobalt, Selen und Indium haben sowohl hohe Versorgungsrisiken als auch große dissipative Verluste. Technoökonomische Maßnahmen zur Versorgungsabsicherung und Dissipationsvermeidung sollten für diese Metalle weltweit umgesetzt werden. Solche Handlungsoptionen zur Verringerung von Versorgungsrisiken und Vermeidung dissipativer Verluste überschneiden sich oftmals. Zwar können auch Zielkonflikte innerhalb oder zwischen Metallen in diesen beiden Bewertungsdimensionen auftreten, doch bei der Auswertung von sechs Fallstudienmetallen (Aluminium, Gallium, Kupfer, Tellur, Zink und Indium) zeigt sich, dass die meisten Maßnahmen bei ihrer Umsetzung sowohl die Versorgungssicherheit erhöhen als auch Dissipation vermeiden. Selten muss zwischen pareto-effizienten Zuständen abgewogen werden, am ehesten tritt dieser Effekt noch durch Materialsubstitution auf.
Eine umfassende Nachhaltigkeitsbewertung der Metallnutzung wird eine interdisziplinäre Herausforderung bleiben. Trotz in Zukunft ausgereifterer Methoden der Industrial Ecology, ist es nötig, verschiedenste Datenquellen und Modellierungen zu verknüpfen. Diese Dissertation liefert die Grundlage für diese notwendigen Bewertungen.


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