Rohstoffe: Begrenzte Ressourcen

Rohstoffe: Begrenzte Ressourcen

 

Eine ausgeglichene Gesellschaft sollte einen zufrieden stellen- den Lebensstandard im materiellen Sinn bieten. Die Entwicklung einer derartigen Gesellschaft wird von einer entsprechenden Wirtschaftsstruktur getragen, die die natürlichen Ressourcen verantwortlich und damit in größtmöglicher Harmonie mit der Natur nutzt.

 

Um eine Vorstellung vom Umfang des zukünftigen Versorgungsproblems zu gewinnen, sollte man sich vergegenwärtigen, dass die erwartete Verdopplung der Erdbevölkerung innerhalb der nächsten 30 bis 40 Jahre einen Umfang an Arbeitsleistungen, an Maschinen und Konsumgütern erfordert, der dem entspricht, was im Verlauf der gesamten bisherigen Geschichte der Zivilisation überhaupt je hervorgebracht worden ist.

 

 Verbreitung der Rohstoffe und Produktionsschwerpunkte

 

In dem weiten Feld der mineralischen Rohstoffe nehmen nur sechs Staaten oder Staatengruppen hinsichtlich ihres Anteils an der Weltproduktion, der Vielfalt der von ihnen gewonnenen Rohstoffe sowie der Reserven eine Spitzenposition ein. Die GUS-Staaten, die USA, Australien, Kanada, die Volksrepublik China und die Republik Südafrika verfügen mit 60 % fast über eine Zweidrittelmehrheit im Weltbergbau. Allein Südafrika verfügt über 45 bis 75 % der »strategischen Metalle« Mangan, Chrom und Platin, die für die Auto-, Flugzeug- und Waffenproduktion benötigt werden. Auch die Bergwerksförderung von Kalisalzen stammt zu über 80 %, bei Eisenerz und bei Bauxit jeweils zu über 60 % aus nur fünf Ländern.

 

Starke Positionen besitzen die Industriestaaten bei folgenden Rohstoffen: Zircon, Ilmenit/Rutil (Titanerze), Uran, Cadmium, Gold, Zink, Vanadium, Blei, Kalisalze, Platin, Bauxit und Molybdän. Die Entwicklungsländer ragen bei Niob, Zinn, Tantal, Cobalt und Kupfer heraus. Fördermengen mit Anteilen von drei bis über zehn Prozent bei einem oder mehreren Rohstoffen haben viele Länder. Reiche Erzlagerstätten kommen besonders in der Dritten Welt vor. Der Markt für Metalle liegt aber in den Industrie- und Schwellenländern. Die entwickelten Länder, besonders Japan und Westeuropa, sind Importeure großen Umfangs, während die weniger entwickelten Länder in Lateinamerika, Asien und Afrika in erster Linie als Exporteure gelten.

 

 Rohstoffe im globalen Entwicklungsprozess

 

Als Energieträger, Werkstoffe oder Chemievorstoffe stellen Rohstoffe genau wie die Faktoren Kapital und Arbeit die Grundlage jeder Güterproduktion dar. Wegen der ungleichmäßigen Verteilung ihrer Lagerstätten auf der Erde ergeben sich bedeutende wirtschaftliche Abhängigkeiten zwischen Rohstoff exportierenden und Rohstoff verbrauchenden Ländern.

 

In der Rohstoffwirtschaft hat eine Reihe von Entwicklungen für eine allmähliche Strukturänderung in den weltweiten Rohstoffaustauschbeziehungen gesorgt. Sie zeigt sich in der Auflösung kolonialzeitlicher Besitzstrukturen und einer wachsenden politischen Selbstständigkeit ehemaliger Kolonien. Verbunden damit ist eine erhöhte eigene Einflussnahme auf die nationalen Ressourcen. Außerdem wird eine gerechte Bewertung der Rohstoffe sowie der Einsatz nationaler Ressourcen im Rahmen von Industrialisierungsstrategien, das heißt eine Weiterverarbeitung der Rohstoffe durch eine nationale Grundstoff- und Produktionsgüterindustrie gefordert. Die Rohstoffgewinnung und -verarbeitung soll in die Gesamtwirtschaft integriert und rohstoffwirtschaftsbedingte Infrastrukturen auch durch andere Wirtschaftsbereiche des Landes genutzt werden.

 

 Das Scheitern von Rohstoffkartellen

 

Die Vervielfachung des Ölpreises nach dem ersten Ölschock 1973 beflügelte die Fantasie der Rohstoffländer. Der Erfolg der OPEC (Organisation Erdöl exportierender Länder), die ab 1973 den Industriestaaten den Ölpreis diktierte, veranlasste die Entwicklungsländer dazu, Rohstoffkartelle und eine Besteuerung der Rohstoffe zugunsten der exportierenden Länder nach dem Muster des Ölkartells zu fordern. Der Erfolg blieb jedoch aus, obwohl in den folgenden Jahren die Zahl der Rohstoffkartelle stark anstieg. Bereits 1973 wurde ein Kupferkartell gegründet, ebenso schlossen sich die Zinn-, Eisen-, Bauxit- und Quecksilberproduzenten zusammen.

 

Eine Gängelung der Industriestaaten, wie das beim Erdöl möglich war, ließ sich bei den übrigen Rohstoffen nicht wiederholen. Die Forderung der Entwicklungsländer, die nicht nur auf ein Diktat der Preise, sondern auch auf eine Verpflichtung der Industrieländer zum Kauf der Rohstoffe, ja sogar auf ein Verbot des Ausweichens auf andere Erzeugnisse hinausliefen, konnten nicht durchgesetzt werden. Auf der UNCTAD IV (Konferenz der Vereinten Nationen für Handel und Entwicklung) in Nairobi 1976 wurde zwar als Kernstück der neuen Weltwirtschaftsordnung ein integriertes Rohstoffprogramm verabschiedet, eine Einigung in wesentlichen Fragen konnte jedoch erst 1980 erzielt werden.

 

Auf drei große Themenkreise konzentriert sich die Forderung der Gruppe der 77 (ein politisch-wirtschaftlicher Zusammenschluss von Entwicklungsländern) an die Industrie- und Staatshandelsländer: Stabilisierung der Rohstoffpreise, Verbesserung der Handelsbedingungen und Reformierung der internationalen Währungs- und Finanzsituation mit dem Ziel, den Entwicklungsländern genügend Mittel für die Erfüllung ihrer dringendsten Bedürfnisse zu verschaffen.

 

 Sinkender Verbrauch

 

Je höher die Preise stiegen, umso intensiver wurde nach Ersatzrohstoffen gesucht und umso wirtschaftlicher gestalteten sich die Wiederverwertung und das Recycling der Altrohstoffe. Schon seit Jahren geht der Verbrauch wichtiger Industrierohstoffe wie Eisen, Aluminium, Kupfer, Zinn und Blei weltweit zurück. Gleichzeitig sind auch die Preise gefallen, beispielsweise für Aluminium in den letzten Jahren um 25 %, für Blei und Kupfer um 14 %, für andere Rohstoffe wie Kautschuk in noch stärkerem Maß. Die Erlöse reichten teilweise nicht mehr aus, um die Produktionskosten zu decken. Entwicklungsländer wie die Demokratische Republik Kongo und Sambia, für die der Verkauf von Rohstoffen fast die alleinige Einnahmequelle ist, standen mehrfach kurz vor dem Bankrott.

 

Die wichtigsten Rohstoffe sind nach den neuesten Befunden so reichlich vorhanden, dass selbst mit dem so heftig umstrittenen Tiefseebergbau nicht so bald begonnen werden muss. Für Kupfer, Blei, Zinn und Zink — Rohstoffe, die nach Ansicht des Club of Rome schon demnächst erschöpft sein sollten — hat sich die Lebensdauer bis zur Erschöpfung der bekannten Ressourcen inzwischen mehr als verdoppelt. Es wurden nicht nur neue Vorkommen entdeckt, die Industrie hat diese Metalle auch immer mehr durch andere Materialien ersetzen können. Gegenwärtig geht der Trend in der Industrie dahin, Schwermetalle durch Leichtmetalle wie Aluminium und die Leichtmetalle durch Kunststoffe zu ersetzen.

 

 Strategische Rohstoffe

 

Mangan, Chrom, Platin und Cobalt, strategische Rohstoffe, bei denen die USA, Europa und Japan zu 100 % importabhängig sind, werden aus Ländern geliefert, die man als politisch instabil einstuft: Südafrika, die GUS-Staaten und die Demokratische Republik Kongo. Vor dem Zweiten Weltkrieg legte Präsident Roosevelt den Grundstein für den »Stockpile«, das Vorrätighalten strategischer Rohstoffe. Die Planziele lagen bei fünf Jahren Vorräte für militärische Krisenfälle, heute sind drei Jahre anvisiert. In den USA sind strategische und kritische Rohstoffe diejenigen, die für militärische, industrielle und wesentliche zivile Bedürfnisse in Zeiten eines militärischen Notstands benötigt werden, die in den USA weder gefunden noch in ausreichender Menge produziert werden und deren ungestörte Zulieferung in die USA nicht dauerhaft als gesichert gelten kann.

 

Die Vorratshaltung an strategischen Rohstoffen in Japan reicht zurzeit für 17 Tage und soll auf 22 Tage aufgestockt werden. Genannt werden Nickel, Chrom, Cobalt, Vanadium, Molybdän und Wolfram, also die Gruppe der »Stahlveredler«.

 

Beim Blick auf die Vergangenheit zeigt sich, dass politische Ausfallrisiken zwar immer einkalkuliert werden müssen, real aber nur selten auftreten. Beispiele: Einstellung der Lieferung von Chrom und Mangan durch die UdSSR Anfang der 1960er-Jahre (Kuba-Krise); Nickelkrise Ende der 1960er-Jahre, ausgelöst durch Streiks bei dem marktführenden Unternehmen. Die Verknappungen führten zum Teil zu siebenfach erhöhten Preisen, nach Beendigung der Krisen fielen die Preise aber wieder auf das normale Niveau zurück.

 

 Verbrauch von Energierohstoffen

 

Regionale Unterschiede sind nicht nur in der Rohstoffverteilung, sondern auch im Rohstoffverbrauch zu erkennen: Einem Energiekonsum von 4 Tonnen Steinkohleeinheiten pro Einwohner in Westeuropa stehen nur 0,6 Tonnen in Nordafrika gegenüber. Die unzureichende kommerzielle Energieversorgung führt dort zur Brennholzgewinnung auf Kosten der natürlichen Vegetation.

 

Allein zwischen 1970 und 1990 wurden 450 Milliarden Barrel Erdöl, 90 Milliarden Tonnen Kohle und 31 Billionen Kubikmeter Erdgas verbrannt. In eben diesen zwei Jahrzehnten fand man allerdings auch neue Lagerstätten dieser fossilen Brennstoffe. Gegenwärtig sind rund 42 000 Erdölfelder bekannt; sie enthielten ursprünglich über 260 Milliarden Tonnen Erdöl. Davon wurden bis Ende 1970 rund 115 Milliarden Tonnen gefördert, die Hälfte davon in den letzten 20 Jahren. Seit 1962 gehen die Neufunde zurück; nur noch ein Viertel des Verbrauchs wird neu gefunden. Ein Viertel der globalen Erdölproduktion stammt aus dem Nahen Osten und ein Fünftel aus den GUS-Staaten. Diese beiden Weltregionen verfügen zusammen über zwei Drittel der bekannten Reserven.

 

Eine Erschöpfung der Erdölvorräte wird sich nicht als plötzlicher Lieferstopp bemerkbar machen. Zuerst werden Misserfolge bei Prospektionen zunehmen. Schließlich wird es zu einem immer stärkeren Rückgang der globalen Erdölförderung kommen. Die Vereinigten Staaten sind ein Beispiel für diese Entwicklung: Ihre ursprünglich riesigen Schätze an Erdöl sind mehr als zur Hälfte verbraucht, die Förderung hatte schon in den späten 1960er-Jahren ihren Höchststand erreicht.

 

Innerhalb eines Jahrhunderts ist der Energieverbrauch der Menschheit um das 60fache gestiegen; er kletterte nicht gleichmäßig, aber unaufhaltsam trotz Kriegen, Rezessionen, Inflationen und technischem Wandel. Den größten Teil der Energie beanspruchen die Industrieregionen. Ein Europäer verbraucht bis zu 30-mal mehr kommerziell gelieferte Energie als ein Bewohner eines Entwicklungslands. Die Nordamerikaner bringen es gar auf das 40fache.

 

Man hat errechnet, dass der Energiebedarf bei einem wie bislang verlaufenden Wachstum der Bevölkerung und des Industriekapitals bis zum Jahr 2020 um 75 Prozent steigen wird. Die wichtigsten Energieträger werden die fossilen Brennstoffe Kohle, Erdöl und Erdgas bleiben. Gegenwärtig decken sie global vier Fünftel der kommerziell gelieferten Energie.

 

 Zyklen der Materialiennutzung

 

Der Pro-Kopf-Verbrauch in den Industriestaaten ist bei den meisten Metallen acht- bis zehnmal höher als in einem Entwicklungsland. Wollten in absehbarer Zeit die prognostizierten 12,5 Milliarden Menschen Material in dem Umfang verbrauchen wie heute die Amerikaner, müssten die globale Stahlproduktion auf das Siebenfache, die Kupfergewinnung auf das Elffache und die Aluminiumerzeugung auf das Zwölffache gesteigert werden.

 

Die Industrie muss ständig ihre Produktion erweitern, um wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Steigerung der Nutzungszeit von Produkten, erreichbar durch bessere Konstruktion, Instandsetzung und Wiedergebrauch wie etwa bei Pfandflaschen, ist effektiver als Recycling, weil dabei das Zerlegen, Zerkleinern, Schmelzen, Reinigen und die Neufabrikation, die das Recycling erfordert, reduziert werden. Die Verdopplung der durchschnittlichen Nutzungszeit der Produkte bedeutet halben Energieverbrauch, die Halbierung der Abfälle und der Umweltverschmutzung bei der Herstellung sowie eine verzögerte Erschöpfung der Materialquellen.

 

Auf vielen Verarbeitungsstufen der traditionellen Herstellung fallen große Abfallmengen an. So können ungefähr 1,5 t Grundmaterial erforderlich sein, um 1 t kaltgewalzter Bleche, Träger oder Rohre zu erzeugen, und bis zu 2 t Stahl sind zur Herstellung von 1 t Schmiedestücken erforderlich.

 

 Nachwachsende Rohstoffe

 

Die Nutzung der sich regenerierenden Lebensgrundlagen wie Nutzböden, Wasservorkommen und Wälder darf nicht die Rate ihrer Regeneration überschreiten. Sich regenerierende Rohmaterialien für den industriellen Bedarf können sein: Produkte der Forstwirtschaft (etwa Bauholz, Cellulose und Naturkautschuk), landwirtschaftliche Produkte (Baumwolle, Jute) und Materialien tierischen Ursprungs (Leder, Wolle, Seide). Entsprechend der Definition entstehen bei den sich regelmäßig regenerierenden Ressourcen keine Probleme mit einer dauernden Erschöpfung. Die Erzeugung solcher pflanzlichen Produkte ist global nur durch die verfügbaren Landflächen, die Bodenfruchtbarkeit, das Klima sowie durch Wachstums- und Erntezyklen begrenzt.

 

Zu deutlichen Verknappungen kommt es heute bereits beim Rohstoff Wasser. Wasser ist von grundlegender Bedeutung für Landwirtschaft, Industrie und das menschliche Leben. Die moderne Industrie benötigt Wasser in riesigen Mengen, in erster Linie zur Kühlung, zur Dampferzeugung, für Waschvorgänge und Lösungsprozesse, als Fördermittel und auch als Inhaltsstoff vieler gefertigter Produkte. Elektrizitätswerke, Stahlwerke, Erdölraffinerien und Papierfabriken sind die Betriebe mit dem größten Wasserverbrauch.

 

Der Wasserbedarf steigt ständig, während gleichzeitig in vielen Gebieten die Belieferung mit Wasser angemessener Qualität zurückgeht. Die Qualität des benötigten Brauch- und Trinkwassers ist ein entscheidendes Kriterium. Bei Frischwasser von annehmbarem Reinheitsgrad wird es zu Versorgungsengpässen kommen, und es ist zu erwarten, dass die Kosten für die Wasseraufbereitung steigen. Salz- und Brackwasser gibt es zwar im Überfluss, aber die Verfahren zur Wasserentsalzung haben einen so hohen Energiebedarf, dass sich ihre Nutzung in großem Umfang verbietet.

 

Holz ist einer der bedeutendsten sich regenerierenden Rohstoffe. Es ist das mit Abstand wichtigste Rohmaterial für die Papierherstellung. Metalle und Kunststoffe, sich erschöpfende Materialien, verdrängen jedoch allmählich das Holz in vielen seiner bisherigen Anwendungsbereiche.

 

 Endliche Ressourcen

 

Endliche Ressourcen dürfen nicht rascher abgebaut werden, als gleichzeitig regenerierbare Quellen gefunden werden. So sollten Erdöllagerstätten nicht rascher ausgebeutet werden, als man die Förderung von Alternativenergien (zum Beispiel Sonnen- und Windenergie) mit derselben Kapazität ausbaut. Die meisten Erze bestehen aus Mischungen verschiedenartiger Mineralien, die getrennt, aufbereitet und verarbeitet werden müssen, um daraus metallische oder nichtmetallische Werkstoffe zu gewinnen. Es ist offensichtlich, dass man bei weniger wertvollen Massengütern (zum Beispiel Sanden) nur diejenigen Mineralien wirtschaftlich nutzen kann, die Grundstoffe in genügender Konzentration und Reinheit enthalten (zum Beispiel Silicium), sodass die Kosten für deren Gewinnung wirtschaftlich tragbar sind. Die potenziellen Vorkommen verschiedener Elemente, wie etwa auch Aluminiumerde, sind noch äußerst umfangreich vorhanden, wenngleich gegenwärtig nicht immer wirtschaftlich abbaubar, aber durch Entwicklung neuer umfassender Technologien potenziell nutzbar.

 

 Rohstofflebensdauer am Beispiel von Erdgas

 

Nach dem Stand der Lagerstättenexploration stand 1990 Erdgas noch für etwa 60 weitere Jahre zur Verfügung. Nehmen wir einmal an, dass so viele erschließbare Gasmengen entdeckt werden, dass sie bei gleich bleibender Verbrauchsrate wie 1990 nicht nur 60, sondern 240 Jahre lang vorhalten, dann fällt unser angenommener hoher Erdgasvorrat innerhalb dieser Jahre linear auf null ab. Wenn jedoch die jährliche Verbrauchsrate so zunimmt wie in den letzten zwanzig Jahren, nämlich um 3,5 Prozent pro Jahr, dann vermindern sich die Vorräte nicht linear, sondern exponentiell. Sie werden folglich statt im Jahre 2230 schon 2054 erschöpft sein und reichen also nur noch 64 Jahre.

 

Will man weltweit die Umweltverschmutzung vermindern und die Ölvorräte strecken und deshalb statt Kohle und Erdöl immer mehr Energie aus Erdgas einsetzen, dann würde dessen Verbrauchsrate um mehr als 3,5 % jährlich steigen. Bei 5 % jährlichem Verbrauchszuwachs wäre unser hypothetischer 240-Jahre-Vorrat schon in 50 Jahren erschöpft. Die Entdeckungen von Erdgasvorräten müssten sich, um ein stetiges Wachstum des Gasverbrauchs von 3,5 % jährlich zu ermöglichen, alle zwanzig Jahre verdoppeln. In jeweils zwei Jahrzehnten wären dann so viele neue Gasmengen aufzuspüren, wie bereits zuvor insgesamt entdeckt worden sind.

 

 Reduzierung des Verbrauchs

 

Bedingt durch die beiden Ölkrisen, kam es — unfreiwillig — zu einer Reduzierung des Rohstoffverbrauchs. Zusätzlich brachte die weltweite Rezession Wachstumsbeschränkungen. Der Metallverbrauch der westlichen Welt sank in den Folgejahren erheblich. Es wäre jedoch falsch, daraus generell eine Abnahme des Metallbedarfs abzuleiten. Dieser schwankte zwischen 1973 und 1979 zyklisch. 1983 waren bei Aluminium, Zink und Nickel sogar wieder Zuwachsraten von 6 bis 8 Prozent zu verzeichnen; Kupfer, Blei und Zinn hingegen stagnierten. Gerade in Deutschland weist der Trend auf einen steigenden Verbrauch der aufgeführten Metalle hin.

 

Verbrauchsreduzierungen sind vor allem auch bei der Energienutzung gefragt. Zwei Optionen stehen zur Verfügung. Die eine, die bessere Energienutzung, lässt sich rasch realisieren. Die andere Option, die Energiegewinnung aus regenerativen Quellen, benötigt mehr Zeit.

 

Höherer Energienutzungsgrad bedeutet, dass man den gleichen praktischen Nutzen, die gleiche Leistung, etwa Licht oder Raumwärme, aus geringeren Rohstoffmengen gewinnt. Das beinhaltet, dass derselbe oder gar ein höherer Lebensstandard zu niedrigeren Kosten aufrechterhalten werden kann. Auch die Gemeinkosten für die Umweltschäden sind dadurch geringer, und für viele Länder bedeutet das geringere Auslandverschuldungen. Techniken zur Erhöhung des Energienutzungsgrades — von Wärmedämmung bis zu extrem sparsamen Kraftmaschinen — werden gegenwärtig sehr rasch entwickelt. Eine moderne Energiesparlampe braucht nur ein Viertel der elektrischen Energie einer herkömmlichen Glühlampe mit derselben Lichtleistung. Würden alle Gebäude in den USA mit wärmeisolierenden Fenstern versehen, würde nur halb so viel Heizenergie benötigt als bisher.

 

Alle Kalkulationen über die einsparbaren Energiemengen sind abhängig von der technischen Situation, den politischen Ansichten und den Vorurteilen der Menschen. Der globale Bedarf an Erdöl könnte um 14 %, an Kohle um 10 % und an Erdgas um 15 % geringer sein. Die westeuropäischen Länder und Japan haben die höchste Energieeffizienz auf der Erde, ihre Energieausnutzung könnte aber noch verdoppelt bis vervierfacht werden.

 

 Recycling

 

Zweifellos hat der Bericht des Club of Rome einen wichtigen Anstoß gegeben, verstärkt Rohstoffe wieder zu verwenden. Die hohe Recyclingrate ist freilich auch aus der damit verbundenen Energieeinsparung um bis zu 95 Prozent gegenüber der Primärproduktion zu erklären; beispielsweise fließen in den USA rund 60 Prozent des Dosenleerguts (Getränke) innerhalb von drei Monaten wieder in den Produktionskreislauf zurück.

 

Einen Sonderfall des Recyclings stellt die Aufarbeitung alter Abraumhalden dar. In Hessen wurden 1984 aus den Haldenbeständen stillgelegter Gruben 83 600 Tonnen Erz mit rund 33 500 Tonnen Eisen gewonnen. Nur unzureichend hat man sich bislang mit den Schrottmengen befasst, den Altmaterialien, die die jährliche Bergwerksproduktion der jeweiligen Rohstoffe um ein Vielfaches übersteigen. Man schätzt, dass 50 Prozent des bislang verarbeiteten Kupfers in Zukunft wieder verwendet werden. Rund ein Drittel der Buntmetalle wird bereits im Durchschnitt zurückgewonnen — dies spiegelt Bedeutung und technische Leistungsfähigkeit der Schrott- und Sekundärwirtschaft wider.

 

 Substitution

 

Eine weitere Methode, der Rohstoffverknappung entgegenzuwirken, ist die der Substitution. Die Entwicklung von Kunststoffen mit der gleichen Härte wie Stahl, aber geringerem Gewicht und längerer Lebensdauer hat mittlerweile tief greifende Veränderungen, insbesondere im Flugzeugbau, herbeigeführt. Auch beim Automobilbau zeichnen sich ähnliche Entwicklungen ab. Hinsichtlich der Rohstoffe bedeuten diese Neuerungen aber häufig nur die Verlagerung von einer auf die andere Rohstoffbasis; sie schaffen neue Engpässe, zumal bei Kunststoffen ein Recycling bisher nur in Ansätzen stattfindet. Ähnliche Konsequenzen zieht die Verwendung von Glasfasern anstelle von Kupferkabeln und von Fernmeldesatelliten nach sich.

 

Eine immer interessanter werdende Art der Substitution ist die der fossilen Energiequellen (Erdöl, Erdgas, Kohle) durch die Sonnenenergie. Die fossilen Energiequellen liefern eine Leistung von rund fünf Terawatt, während die Sonneneinstrahlung an der Erdoberfläche 80 000 Terawatt beträgt. Die Produktion photovoltaischer Solarzellen erforderte 1970 noch Kosten in Höhe von etwa 150 US-Dollar pro Watt Lieferkapazität, heute nur noch 4 US-Dollar pro Watt. Nach Analysen des US Department of Energy könnten in knapp 40 Jahren die Vereinigten Staaten etwa zwei Drittel der heute genutzten Energiemenge aus der Sonneneinstrahlung, aus Windgeneratoren und Wasserkraftwerken sowie geothermal aus der Erdwärme und aus der Biomasse gewinnen.

 

Freilich sind auch die sich erneuernden Energiequellen nicht völlig umweltneutral. Mengenmäßig unbegrenzt sind sie ebenfalls nicht oder ihre regionale Verfügbarkeit ist sehr unterschiedlich. Windgeneratoren benötigen Land- oder Wasserflächen, manche Typen von Solarzellen enthalten giftige Verbindungen, Stauseen für Wasserkraftwerke überfluten kostbares Land und zerstören natürliche Wasserläufe. Die Produktion von Biomasse zur Energiegewinnung setzt landwirtschaftliche Kulturen voraus. Die Verfahren zur Solarenergienutzung liefern nur verhältnismäßig wenig Energie pro Flächeneinheit oder arbeiten nur wirtschaftlich bei Sonnenschein.

 

 Neue Werkstoffe

 

Motive für eine Nutzung von neuen Werkstoffen sind: ein beschleunigender internationaler Wettbewerb der Kosten, der Verarbeitungsmöglichkeiten, der Energieeinsparung und der Verfügbarkeit von Materialien; eine geminderte Abhängigkeit von knapper werdenden strategischen Metallen durch neue Werkstoffe sowie Gewichts- und damit einhergehende Energieeinsparungen.

 

Wie so oft ist der militärische Sektor Schrittmacher für zivile Anwendungen gewesen. Für Satelliten, Hochleistungsflugzeuge, Raketen und anderes ist das teuerste Material gerade gut genug, wenn sich dadurch die Eigenschaften des Produkts verbessern lassen. Die Weltproduktion von Kunststoffen war 1960 so hoch wie die von Primär-Aluminium; sie ist heute mehr als dreimal so hoch. Eine extreme Wachstumsphase verlief von 1965 bis 1980. Man rechnet mit einer Sättigung erst gegen Ende des nächsten Jahrhunderts auf einem Niveau von etwa dem Zehnfachen der heutigen Produktion. Die größten Erzeuger sind — wie nicht anders zu erwarten — die USA, Japan und Deutschland, die zwei Drittel der Weltkunststoffproduktion auf sich vereinigen.

 

 Polymerwerkstoffe

 

Die am häufigsten genannten Gründe für eine Umstellung auf den Einsatz von Polymerwerkstoffen sind die Reduzierung der Herstellungskosten und verbesserte Funktionstauglichkeit. Ein typisches Beispiel, für viele mittlerweile eine Selbstverständlichkeit, sind die Tankverschlusskappen aus Polyamid. Sie ersetzten ein einfaches Bauteil, für das früher Stahlblech verwendet wurde. Wichtige Aspekte bei der Produktion sind heute: Produktvereinfachung, Einsparung von kostenintensiven Einzelschritten, Gewichtsersparnis und Korrosionsbeständigkeit.

 

Die Integration vieler Funktionen in einem Chemiewerkstoff ist der entscheidende Vorteil gegenüber den Metallen. Für die Polymere sprechen Kratzfestigkeit, Reibungsverhalten, Spannungsrissresistenz, Korrosionsbeständigkeit, Verklebbarkeit und Lackierbarkeit. Polymere mit elektrischen Eigenschaften können in wenigen Jahren, so schätzt man, auch mit Eigenschaften herstellbar sein, die man sonst nur bei Metallen findet. Wenn es gelingt, Verfahren zu finden, wie die Leitfähigkeit verbessert und stabilisiert werden kann, dann erscheint eine Substitution von Metallen in Elektrotechnik und Elektronik durch polymere Werkstoffe langfristig möglich.

 

 Verbundwerkstoffe und Glasfasertechnologie

 

Bei Verbundwerkstoffen handelt es sich um Faser-, Schicht- oder Teilchenverbundwerkstoffe, die das lang angestrebte Ziel der Materialforscher, komplizierte Strukturen zu erzeugen, wie die Natur sie in bewundernswerter Weise vorgibt, bald erreicht haben. Ihre Eigenschaften sind hohe Festigkeit, Steife, geringes Gewicht, hoher Korrosions- und Verschleißschutz. Einsatzbeispiele sind Sportartikel, Silos, Druckbehälter und Abgasschornsteine. Einen wesentlichen Fortschritt stellen die kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffe (CFK) dar, die durch Kombination von hoher Festigkeit und Steife ein breites Eigenschaftsspektrum abdecken. Die CFK haben sich bereits für primäre Strukturbauteile von Flugzeugen bewährt. Auch hier spielt die militärische Verwendung eine Vorreiterrolle. Ein Ziel der Flugzeugindustrie ist die Gewichtsersparnis, mit der Kraftstoffeinsparung verbunden ist. Das Flugzeug der neuen Generation wird 20 Prozent leichter sein als sein Vorgängermodell. Die Gewichtseinsparung beträgt bei einem großen Verkehrsflugzeug etwa 10 Tonnen.

 

Eine bekannte technische Entwicklung ist die Einführung von Glasfaserkabeln als Lichtwellenleiter für viele Anwendungsbereiche der modernen Telekommunikation. 1995 waren bereits rund 35 Prozent aller bisherigen Kabelsysteme durch Glasfasern ersetzt.

 

 Neue Förder- und Transporttechniken

 

Sobald Rohstoffe knapper werden, steigen die Rohstoffpreise. Das hat häufig zur Folge, dass Rohstoffquellen rentabel genutzt werden können, deren Abbau bisher unwirtschaftlich war. Größere Geräte für Tagebaubetriebe, neue Aufbereitungsverfahren und leistungsfähigere Transportmittel können die wirtschaftliche Nutzung von Lagerstätten verbessern. Die Entwicklung im Eisenerzbergbau der vergangenen drei Jahrzehnte bietet dafür ein gutes Beispiel.

 

Die Ausbeutung sehr armer Erze führt zu technischen Schwierigkeiten. Der Energiebedarf für den Abbau, die Zerkleinerung und die Anreicherung der Erze stellt einen zunehmenden Prozentsatz der notwendigen Gesamtenergie dar. Bei der Anwendung von neuen Gewinnungs- und Bearbeitungstechniken geraten wir häufig sehr schnell an die Grenzen nicht nur des Energiebedarfs, sondern auch der Umweltverträglichkeit.

 

 Das Erkunden neuer Lagerstätten

 

Zur Deckung des langfristig steigenden, wenn auch in Abhängigkeit von der Konjunktur schwankenden Weltbedarfs an mineralischen Rohstoffen ist die laufende Suche nach neuen Lagerstätten (Prospektion) und die Einrichtung neuer Abbau- oder Förderstandorte erforderlich. Die zahlreichen Rohstofffunde der letzten Jahrzehnte führten dazu, dass mengenmäßig zunächst ungenau definierte »Ressourcen« inzwischen nach genaueren Untersuchungen, zum Beispiel mithilfe sorgfältiger Probenentnahmen, als »Reserven« — häufig auch bereits als »ökonomisch gewinnbare Reserven« — eingestuft wurden.

 

Die Ermittlung des Lagerstätteninventars eines bislang unbekannten Gebiets geht von der geologischen Erkundung mit Luftbild (Satellitenfoto) und Karte, der Ermittlung von Erzausbissen, zum Beispiel von »Eisernen Hüten«, und von der Erfassung lagerstättenhöffiger geologischer Strukturen aus. Anwendung finden unter anderem die Schwermineralprospektion, geochemische und geophysikalische Methoden und schließlich Bohrungen sowie andere bergmännische Verfahren.

 

Wichtig in der Vergangenheit war zum Beispiel die welt- oder kontinentweite Suche nach ganz bestimmten Rohstoffen, etwa nach Uranerzen (nach 1945) oder nach Eisenerzen. Nach vorhandenen Kenntnissen, Karten und Berichten werden höffige Gebiete ausgewählt, beflogen und »aeromagnetisch« untersucht. Die gefundenen erdmagnetischen Anomalien werden dann am Boden überprüft und entdeckte Lagerstätten exploriert. Ab Anfang der 1950er-Jahre wurden damit große neue Eisenerzreserven, so in Labrador, Venezuela und in Liberia erkundet und anschließend bergmännisch erschlossen.

 

Techniken der Fernaufklärung durch Satelliten (wie etwa durch die technologischen Satelliten LANDSAT zur Lagerstättenforschung) gehören zu den Erfolg versprechenden Innovationen für die Exploration natürlicher Ressourcen.

 

 Meerwasser als Rohstoffquelle

 

Bei der Suche nach neuen Lagerstätten fand man schon vor längerer Zeit heraus, dass die Ozeane eine riesige Quelle nicht regenerierbarer Materialien sind. Meerwasser ist gegenwärtig die wichtigste kommerzielle Quelle für vier Elemente: Natrium, Chlor, Magnesium und Brom. Mit der Entwicklung neuerer, aber auch teurerer Technologien kann Meerwasser auch eine praktisch unerschöpfliche Ressource für viele andere Elemente werden, die heute noch wirtschaftlich aus der Lithosphäre gewonnen werden. Nicht übersehen werden dürfen die Elemente, deren Lösungskonzentrationen im Meerwasser zwar sehr gering, die aber von großer strategischer Bedeutung sind (zum Beispiel Uran). Außer gelösten Elementen finden sich in den Ozeanen große potenzielle Ressourcen am oder unter dem Meeresboden.

 

Wir stehen also nicht vor der Endlichkeit unserer Rohstoffe, sondern in der Tat vor dem Zusammenbruch des ökologischen Gleichgewichts unserer Erde. Dieses Gleichgewicht ist durch unbedachte Rohstoffausbeutung und das damit verbundene Risiko einer Umweltbelastung, vor allem in Dritte-Welt-Ländern, in Gefahr. Dies sollte übrigens auch ein Grund sein, weltweit verstärkt Altrohstoffrecycling zu betreiben; eine Strategie, die allerdings den Entwicklungsländern kurzfristig nicht bei ihren Problemen helfen wird. Andererseits werden erneuerbare Energiequellen (Sonne, Wind, Biogas) bislang nur wenig genutzt.

 

Prof. Dr. Hans-Dieter Haas

 

Weiterführende Erläuterungen finden Sie auch unter:

 

Schadstoffbelastungen der Umwelt durch die Industrie

 

Bergbau: Die ökologischen Folgen

 

Literatur:

 

Energievorräte und mineralische Rohstoffe: Wie lange noch?, herausgegeben von Josef Zemann. Wien 1998.

 Simmons, Ian G.: Ressourcen und Umweltmanagement. Eine Einführung für Geo-, Umwelt- und Wirtschaftswissenschaftler. Aus dem Englischen. Heidelberg u. a. 1993.

 Voppel, Götz: Die Industrialisierung der Erde. Stuttgart 1990.