Der gesamte Stahl für die Energiewende steckt schon in Öl- und Kohleanlagen

Die Idee klingt simpel: Recycling soll Ressourcen für die Energiewende bereitstellen. Anders ausgedrückt: Wenn die fossile Infrastruktur in Form von Kohleminen, Öl- und Gasplattformen, fossilen Kraftwerken und Pipelines obsolet wird, dann kann sie als Rohstofflieferant dienen. Denn für den Umbau auf erneuerbare Energiegewinnung müssen neue Infrastrukturen aufgebaut werden. Dazu zählen beispielsweise Windenergieanlagen. Forschende der Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt (EMPA) haben die Potenziale jetzt im Rahmen des EU-Projekts „CircEUlar“ untersucht.

Erdüberlastungstag am 30. Juli 2026 verdeutlicht übermäßigen Ressourcenverbrauch

Warum die Nutzung solcher Ressourcen wichtig ist, macht der Erdüberlastungstag am 30. Juli 2026 deutlich. Das Datum ist Ergebnis der Berechnung des globalen Ressourcenverbrauchs im Verhältnis zu ihrer nachhaltigen Nutzung durch die Organisation Global Footprint Network. Demnach wurden in sieben Monaten globale Ressourcen verbraucht, die für ein ganzes Jahr reichen sollten. Zum Vergleich: Deutschland hatte seine Biokapazität demnach bereits am 10. Mai 2026 ausgeschöpft, Qatar sogar schon am 4. Februar. Honduras wird die nachwachsenden Ressourcen dagegen erst am 27. November 2026 verbraucht haben.   

Umso wichtiger ist es, dass auf dem Weg zur nachhaltigen Energieerzeugung auf den Ressourcenverbrauch geachtet wird. Hier stehen die CO₂ emittierenden Energiequellen Kohle, Öl und Gas den Quellen Sonne, Wind und Wasser gegenüber. Der Kampf gegen die Klimaerwärmung erfordert somit den Bau von Solarzellen und Windturbinen im großen Maßstab. Die Produkte bestehen vor allem aus Mineralien und Metallen. Da liegt es nahe, Materialien des alten Energiesystems zu recyceln, um daraus neue Lösungen zu bauen.

Stahl und Kupfer stehen als Ressourcen bei der Energiewende im Fokus

In ihrer in der Fachzeitschrift Nature Communicationspublizierten Studie verweisen die EMPA-Forschenden der Abteilung „Technologie und Gesellschaft“ insbesondere auf die Rolle von Stahl und Kupfer als Ressource für die Energiewende. Beide dringend benötigte Materialien sind demnach in der fossilen Infrastruktur in großen Mengen vorhanden. Hauke Schlesier, Erstautor der Studie, verdeutlicht mit Blick auf die Energiewende: „Kupfer kommt in Transformatoren und Kabeln zum Einsatz, während Stahl für strukturelle Elemente verwendet wird.“ Strukturelle Elemente sind beispielsweise die hohen Türme von Windenergieanlagen sowie Gehäusebauteile.

Laut der von der EU geförderten Studie könnte das Recycling der fossilen Infrastruktur den gesamten Stahl- und rund einen Drittel des Kupferbedarfs für die Energiewende decken. Die Forschenden gehen dabei davon aus, dass mit dem Herunterfahren der fossilen Infrastruktur der Wiederverwertung zusätzliche Materialströme zur Verfügung stehen. Nach ihren Berechnungen wären die weltweiten Kapazitäten der Recyclinganlagen zudem ausreichend, um Kupfer und Stahl für die Energiewende zurückzugewinnen.

Deshalb ist das Recycling alter Anlagen wirtschaftlich und umweltfreundlich

Für die EMPA-Forscher ist das Recycling von Stahl und Kupfer aus abgebauter Infrastruktur zur Ressourcengewinnung absolut sinnvoll. Sie begründen das damit, dass die Recyclingprozesse für beide Metalle deutlich umweltfreundlicher sind als deren primäre Gewinnung. Schlesier dazu: „Die Gewinnung von Stahl produziert Schlacke, Feinstaub und große Mengen an Kohlendioxid. Kupferminen erzeugen giftige Abfälle.“ Das Recycling erfolge dagegen vor allem durch den Einsatz von Strom. Alter Stahl wird damit in Elektroöfen eingeschmolzen. Kupfer kann dagegen in einem elektrochemischen Prozess zurückgewonnen werden.

Auch aus gesamtökonomischer Sicht bewertet die Studie Wiederverwertung der bestehenden Stahl- und Kupferbestände als sehr vorteilhaft. Hauptgrund dafür ist demnach der Aufwand für die Primärgewinnung von Rohstoffen, der zudem mit Umwelt- und Gesundheitsschäden verbunden sei. Die Forschenden sprechen von „externalisierte Kosten“, die als Folgekosten für Gesellschaften entstehen.

„Durch das Recycling von Stahl und Kupfer aus der fossilen Infrastruktur könnten wir bis 2050 externalisierte Kosten von vier bis elf Billionen US-Dollar einsparen», verdeutlicht Schlesier. Das Recycling selbst sei dabei nicht teurer als die Primärgewinnung von Stahl und Kupfer. Damit sei es wettbewerbsfähig. Er fügt hinzu: „Zusätzlich lassen sich bis zu zwei Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalente vermeiden. Das entspricht etwa 50 Jahren Schweizer Emissionen.“

Fehlende Anreize für einen schnellen Umbau der Energiesysteme

Die EMPA-Studie verweist aber auch auf Herausforderungen um diese Ressourcen für die Energiewende besser zu nutzen. Demnach fehlten vor allem Anreize für das Recycling der wertvollen Rohstoffe aus der fossilen Infrastruktur. Schlesier sieht das differenziert: „Für staatliche fossile Konzerne könnte die Verminderung der gesellschaftlichen Kosten einen Anreiz bieten, die fossile Infrastruktur früher herunterzufahren. Für private Energiekonzerne gilt das eher nicht.“

Letztere hätten meist kein wirtschaftliches Interesse daran, externalisierte Kosten zu minimieren. Der Staat könne hier durch weitere gezielte Anreizsetzung aber Abhilfe schaffen.

Stahl statt Aluminium: Alternative Ressourcen für die Energiewende nutzen

Mit Blick auf künftige Produkte haben die Forschenden nicht nur dem 1:1-Austausch durch gleiche Materialien im Blick. Nach ihrer Analyse könnten der rezyklierte Stahl und das Kupfer generell weltweit in Solaranlagen, Windturbinen, Stromleitungen oder Elektrolyseuren für die Wasserstoff-Produktion verwendet werden. Harald Desing, Empa-Forscher Co-Autor, regt dabei zum Umdenken an. „Interessant ist die Verwendung von recyceltem Stahl anstatt Aluminium in den Befestigungssystemen von Solaranlagen“, sagt er.

Dadurch kann laut EMPA-Berechnung der CO₂-Fußabdruck von Solaranlagen um etwa ein Drittel gesenkt werden. Gleichzeitig würde die Menge an Stahl in der fossilen Infrastruktur ausreichen, um das Zwei- bis Fünffache des Bedarfs bereitzustellen, der zur Erreichung der globalen Klimaziele für Solaranlagen benötigt würde.

Neben recyceltem Stahl ist in Windenergieanlagen recyceltes Kupfer gefragt. Der Einsatz dieser Recyclingmaterialien würde den CO₂-Fußabdruck von Windenergieanlagen demnach ebenfalls um rund ein Drittel senken. EMPA-Forscher Schlesier bringt weitere Anwendungen ins Spiel: „Eine Verwendung wäre auch in Stromleitungen und Elektrolyseuren für die Wasserstoff-Gewinnung denkbar.“ Wichtig ist aus seiner Sicht: „Saubere Energietechnologien müssen die fossile Infrastruktur sukzessive ersetzen, damit der eingebettete Stahl und das Kupfer wiederverwendet werden können.“

Was die Ergebnisse für Deutschland bedeuten

Angesichts des Ressourcenverbrauchs in Deutschland sowie des Atomausstiegs sind die Erkenntnisse der EMPA-Studie auch hierzulande nützlich. Zu überlegen wäre zudem, diese auf die Transformation in anderen Industriebranchen zu übertragen.

Mit ihrer nationalen Kreislaufwirtschaftsstrategie (NKWS) hat die Bundesregierung bereits Ziele für das zirkuläre Wirtschaften entwickelt. Recycling ist dabei nur ein Aspekt. Im Zusammenhang mit der nachhaltigen Energiewirtschaft macht die stoffliche Wiederverwertung doppelt Sinn.

Erstellt mit Material vom EMPA.