Nicht Lithium: Der Energiewende könnte ein Metall fehlen, das kaum jemand kennt
Lithium gilt als kritischstes Element der Energiewende. Doch laut einer neuen Fraunhofer-Studie könnte der stärkste Nachfrageschub ein Metall treffen, von dem weltweit nur 6,8 t pro Jahr gefördert werden. Der Grund: der Wasserstoffhochlauf.
Edelmetallverarbeitung bei Krastsvetmet im russischen Krasnojarsk: Iridium fällt nur als Beiprodukt des Platinbergbaus an. Rund 70 % der Förderung stammen aus Südafrika, gefolgt von Russland und Simbabwe.
Foto: picture alliance / AA | Alexander Manzyuk
Die Energiewende wird oft als Strom-, Kosten- und Politikfrage diskutiert. Dabei gerät zuweilen ihre materielle Dimension aus dem Blick: Windräder, Elektroautos, Stromtrassen und Elektrolyseure sind Maschinen – und Maschinen bestehen aus Rohstoffen. Wie viele Tonnen der Umbau bis 2045 tatsächlich verschlingen könnte, haben die Fraunhofer-Institute ISI und IZM jetzt im Auftrag der Deutschen Rohstoffagentur (DERA) durchgerechnet. In ihrer Studie „Rohstoffe für Zukunftstechnologien“ untersuchen sie den Bedarf von 14 Rohstoffen für 34 Technologiefelder in drei Szenarien.
Das Ergebnis des „Frühwarninstruments“ hat es in sich. Bei zwölf Metallen könnte der Bedarf allein für die untersuchten Technologien im Jahr 2045 die heutige Weltproduktion erreichen oder übertreffen. Der Lithiumbedarf könnte demnach auf knapp das Fünffache der Fördermenge von 2023 steigen, beim Kupfer könnten die Zukunftstechnologien bis zu 64 % der weltweiten Bergwerksförderung beanspruchen – heute sind es 26 %. Doch der mit Abstand stärkste Nachfrageschub könnte laut der Studie ein Metall betreffen, das kaum jemand auf dem Schirm hat. Auch, weil heute gerade einmal 6,8 t pro Jahr davon gefördert werden.
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Welche Rohstoffe knapp werden könnten – und welche nicht
Der größte Nachfrageschub kommt nicht immer aus der Ecke, die man erwartet. Die Studie rechnet für jedes der drei Szenarien durch, wie viel Material die 34 Technologiefelder im Jahr 2045 gemessen an der Weltproduktion von 2023 beanspruchen könnten. Die markantesten Fälle:
- Lithium: Der Bedarf könnte im Nachhaltigkeitsszenario auf das 4,7-Fache der Förderung von 2023 steigen. Treiber sind mobile und stationäre Lithium-Ionen-Hochleistungsspeicher sowie perspektivisch Feststoffbatterien, für die es 2023 noch so gut wie keinen Bedarf gab.
- Scandium: Der Überraschungskandidat auf Rang 3. Das Leichtmetall könnte auf das 2,6-Fache der heutigen Produktion kommen, vor allem getrieben durch stationäre Festoxid-Brennstoffzellen (SOFC), in deren Elektrolyt scandiumdotiertes Zirkoniumdioxid steckt.
- Schwere Seltene Erden (Dysprosium, Terbium): Bis zum 2,2-Fachen. Sie stecken vor allem in Hochleistungs-Permanentmagneten und damit in den Traktionsmotoren von E-Autos, Windkraftanlagen, Wärmepumpen und Klimaanlagen.
- Graphit: Bis zum 1,6-Fachen, fast ausschließlich durch Batterien (Anodenmaterial) – in absoluten Mengen der größte Posten nach Kupfer.
- Platin und Ruthenium: Der unerwartetste Befund. Ausgerechnet im Szenario „Schnelles Wohlstandswachstum“ – also ohne forcierte Energiewende – könnten beide über die heutige Weltproduktion hinausschießen (Platin: 2,1-fach). Haupttreiber sind die Rechenzentren, denn beide Metalle stecken in Speichermedien, deren Bedarf mit dem KI-Boom wächst.
Es gibt aber auch Entwarnungen. Beim Kupfer bleibt der Bedarf der Zukunftstechnologien trotz des massiven Anstiegs in allen Szenarien unter der heutigen Fördermenge – die Frage ist hier eher, was für den Rest der Wirtschaft übrig bleibt. Auch bei Titan, Gallium, Indium und Vanadium sieht die Studie den Bedarf 2045 unterhalb der Produktion von 2023.
Und dann ist da noch das Metall, bei dem alle diese Verhältnisse gesprengt werden.
Iridium: 12,5-mal mehr Bedarf als die Welt heute fördert
Iridium ist ein Platingruppenmetall und eines der seltensten Elemente, die kommerziell gehandelt werden. Die gesamte Weltförderung lag 2023 bei 6,8 t. Zum Vergleich: Gold wird jährlich rund 3000 t gefördert. Iridium fällt fast ausschließlich als Beiprodukt des Platinbergbaus an, rund 70 % stammen aus Südafrika. Ein eigenständiger Iridiumbergbau existiert nicht. Das Angebot lässt sich also kaum flexibel ausweiten, selbst wenn die Nachfrage steigt.
Und genau das könnte massiv der Fall sein. Der Grund ist die Wasserelektrolyse, genauer: die Elektrolyse via Protonen-Austauschmembran (PEM). In einfachen Worten: Ein Elektrolyseur zerlegt Wasser mit Strom in Wasserstoff und Sauerstoff. Bei der PEM-Variante braucht die Anode eine Beschichtung aus Iridiumoxid, weil dort eine extrem korrosive, saure Umgebung herrscht. Die Studie ist an dieser Stelle deutlich: Iridium gilt derzeit als unersetzbar, weil kein anderes Material die Anforderungen erfüllt. Rutheniumoxid etwa wäre denkbar, korrodiert aber zu schnell.
Die Rechnung der Fraunhofer-Forschenden
- Heute spielt die Elektrolyse als Iridium-Nachfrager praktisch keine Rolle; der Bedarf lag 2023 bei 0,05 t.
- Pro kW neu gebauter Elektrolyseleistung kalkuliert die Studie mit 0,12 g Iridium, wobei sie sich an einem Technologiemix orientiert, in dem die iridiumhaltige PEM-Elektrolyse 20 % stellt. Reine PEM-Anlagen benötigen laut Studie 0,1 bis 1,5 g/kW.
- Im Nachhaltigkeitsszenario (angelehnt an das Netto-Null-Szenario der IEA) wächst die weltweite Elektrolyseurkapazität von heute rund 2,5 GW auf etwa 4350 GW im Jahr 2045, mit dem größten Zubau in den Jahren vor 2045.
- Daraus ergäbe sich für das Jahr 2045 ein Iridiumbedarf von 85 t – das 12,5-Fache der gesamten Weltförderung von 2023.
Selbst im mittleren Szenario „Entwicklungshemmnisse“ läge der Bedarf noch beim 7,9-Fachen. Nur wenn der Wasserstoffhochlauf weitgehend ausbleibt (Szenario „Schnelles Wohlstandswachstum“), bliebe es beim 1,3-Fachen. Der Markt preist das Risiko bereits ein: Der Iridiumpreis stieg von 826 US-Dollar je Feinunze im Jahr 2013 auf 4682 US-Dollar im Jahr 2023. Fast das Sechsfache, noch bevor der Hochlauf richtig begonnen hat.
Wie real diese Nachfrage ist, zeigt ein Blick nach Oberhausen: Dort betreibt Air Liquide seit 2024 den 20-MW-PEM-Elektrolyseur „Trailblazer“, eine der größten Anlagen für erneuerbaren Wasserstoff in Deutschland. Technologiepartner ist Siemens Energy. Jede Anlage dieses Typs, die in Deutschland und weltweit ans Netz geht, trägt iridiumbeschichtete Anoden. In Ludwigshafen betreibt BASF eine vergleichbare Anlage mit 54 MW Kapazität, in Emden baut EWE eine mit 320 MW. Je größer die Anlagen, desto höher der Iridiumbedarf.
Die Suche nach dem Iridium-Ersatz läuft
Immerhin: Die Branche kennt ihr Problem. An iridiumfreien und iridiumarmen Katalysatoren für die PEM-Elektrolyse wird seit Jahren geforscht – im Labor existieren bereits erste Zellen ganz ohne das Edelmetall, wenn auch noch weit entfernt vom industriellen Einsatz.
Parallel drücken die Hersteller den Iridiumgehalt pro Kilowatt mit jeder Anlagengeneration weiter nach unten. Und die Studie selbst versteht sich ohnehin nicht als Prophezeiung, sondern als Frühwarnsystem: Wer heute weiß, wo es 2045 eng werden könnte, kann gegensteuern. Möglich sind etwa Recycling, Substitution und diversifizierte Lieferketten.
Die vollständige Studie „Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2026“ steht auf der Website der Deutschen Rohstoffagentur als vorläufige Fassung zum Download bereit, die finale Version soll in den kommenden Wochen folgen.
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