Der hrw-Podcast der Wissenschaft. In dieser Folge: Strategische Rohstoffe der Zukunft. Warum Recycling so herausfordernd ist. Olaf Brinkmann: Hallo und herzlich willkommen beim hrw-Podcast der Wissenschaft. Mein Name ist Olaf Brinkmann. Schön, dass ihr wieder dabei seid. Wir starten heute in unsere neue Staffel, in die vierte. Ihr wisst ja, hier in diesem Podcast sprechen wir über so spannende Sachen wie Exoskelette, Roboterhunde oder auch automatisiertes Fahren. Ihr erfahrt, woran HRW-Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen. Heute haben wir ein weiteres richtiges Zukunftsthema. Und zwar geht es um Rohstoffe und wie wir sie aus unseren Produkten retten können, damit sie nicht verloren gehen. Sie sollen in den Kreislauf zurück. Dabei sprechen wir auch über strategische Rohstoffe der Zukunft. Was das ist, das weiß mein Gast. Es ist Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha. Er arbeitet am Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft der HRW. Hallo Herr Prof. Seabra, schön, dass Sie da sind. Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Hallo. Olaf Brinkmann: Zu Beginn wie immer die Frage: Wollen wir Sie oder Du sagen? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Ja, bleiben wir bei Du. Olaf Brinkmann: Sehr, sehr gerne. Saulo, ich bin der Olaf. Unsere Hörerinnen und Hörer wollen dich gerne kennenlernen. Deswegen machen wir jetzt erst mal ein kleines Spiel. Ich stelle dir ein paar Fragen und du wählst zwischen zwei Antworten. Frühstück im Café oder zu Hause? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Zu Hause. Olaf Brinkmann: Camping oder Hotelübernachtung? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Hotel. Olaf Brinkmann: Steak oder Sushi? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Steak. Olaf Brinkmann: Da bin ich dabei. Saulo, erzähl erst mal: Seit wann bist du denn an der HRW? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Ich bin genau seit Oktober 2011. Olaf Brinkmann: Du hast in Brasilien studiert. Was hat dich nach Deutschland gezogen? Wie bist du hergekommen? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: In Brasilien habe ich Metallurgie studiert und war sehr aktiv in diesem Bereich Rohstoffverwertung und alternative Energien. Es gab hier in Deutschland ein Stipendium für ein Aufenthaltssemester im Rahmen meines Masters und später wieder zur Promotion mit einem Stipendium vom DAAD. Ein Grund war, dass Deutschland im Bereich Umwelttechnik, Recyclingtechnik und solcher Aspekte immer führend war. Es gab hier eine gute Zusammenarbeit. Mein Thema hat hier gepasst und mein Lehrgebiet hat auch gepasst. Olaf Brinkmann: Heute leitest du den Studiengang Energie- und Umwelttechnik. Welche Berufe ergreifen denn Studierende, wenn sie in deinem Fach fertig sind? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Das geht von Energieversorgern über erneuerbare Energien, Umweltabteilungen von Unternehmen, Umweltämter bis hin zu Forschungseinrichtungen. Ich habe auch Studierende bei der Stilllegung von Atomkraftwerken. Die Studierenden, die bei uns anfangen, haben keine Schwierigkeit, einen Job zu finden. Olaf Brinkmann: Du bist selber Verfahrensingenieur. Was genau macht jemand mit diesem Beruf? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Verfahrenstechnik ist die Fähigkeit, Stoffe umzuwandeln. Ich sage ganz oft, wir sind wie Bäcker oder Bäckerinnen oder Köche. Wir nehmen Rohstoffe und machen etwas Neues daraus. Als kleines Beispiel: Meine Spezialität als Metallurge war, aus Eisenerz Stahl zu produzieren. Oder auch, was ich sehr lange mache, inklusive meiner Forschung jetzt, ist der Versuch, aus Reststoffen etwas zurückzugewinnen, wie aus alten Handys oder Elektrogeräten. Das ist immer Stoffumwandlung. Wie können wir von Stoff A zu Stoff B kommen oder ganz neue Sachen machen? Olaf Brinkmann: Hast du mal eine Zahl? Wie viele Rohstoffe können wir denn heute inzwischen retten? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Momentan ist es sehr wenig. Es gibt Forscher, die sagen ungefähr ein halbes Prozent. Andere sagen ein Prozent. Wieder andere sagen zwei Prozent. Das Potenzial ist riesig. Momentan wird sehr wenig gemacht. Olaf Brinkmann: Welche Stoffe erwischen wir mit dem Recycling gut und welche flutschen noch durch? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Blei ist die Nummer eins. Eisen sammeln wir sehr gut. Etwa 25 bis 30 Prozent. Was extrem durchflutscht, sind Seltene Erden wie Neodym oder Cerium. Die verlieren wir alle. Ein kleines Beispiel ist Aluminium. Das wird sehr gut recycelt. Aber wir reden von Aluminiumteilen, die größer und schwer sind. Diese ganz kleinen Folien von Tetra Pak, Joghurtbechern und so weiter verlieren wir. Das geht in die Müllverbrennungsanlage. Dort wird alles verbrannt und landet anschließend in der Schlacke. Diese Schlacke wird einfach deponiert. Olaf Brinkmann: Warum ist das so? Was ist denn die größte Herausforderung beim Recycling? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Die größte Herausforderung beim Recycling ist die Vielfalt der Stoffe, die in einem Produkt sind. Wenn du den Werkzeugkoffer vom Opa oder Uropa anschaust, was war da drin? Stahl und Holz. Schraubendreher mit Holzgriff und Stahlteil, Feile, Säge und so weiter. Wenn wir heute in einen Werkzeugkoffer schauen, liegt da zum Beispiel ein Akkuschrauber drin. Da sind Hunderte von Elementen drin. Verschiedene Stahllegierungen, verschiedene Kunststoffe, weichere Kunststoffe und härtere Kunststoffe. Die Komplexität ist immens geworden. Olaf Brinkmann: Wenn jetzt Altgeräte recycelt werden, wie muss ich mir das vorstellen? Nimmt jemand einen Fernseher, ein Radio oder einen Akkuschrauber per Hand auseinander oder funktioniert das maschinell? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Es gibt momentan zwei Wege. Es gibt eine Reihe von Flachbildschirmen bestimmter Baujahre, die mit giftigen Elementen belastet sind. Diese Bildschirme müssen per Hand auf eine Maschine gestellt werden, wo die schädlichen Bildschirmteile abgesaugt werden. Das wird meistens per Hand auseinandergeschraubt. Mit sehr großem Aufwand und zeitintensiv. Die andere Alternative ist ein sogenannter Querstromzerkleinerer oder Kettenzerkleinerer. Das ist ein ganz großer Mixer mit einer Kette. Darunter steht ein Rotor mit Messern. Diese Kette macht alles kaputt. Nachdem alle Geräte zerkleinert wurden, wird versucht, die Stoffe zurückzugewinnen. Das funktioniert nicht so gut. Olaf Brinkmann: Du leitest ja auch das Circular Digital Economy Lab, ein Demonstrations- und Forschungslabor. Hier habt ihr eine Anlage, die die eingesetzten Materialien erkennt und vorsortiert. Was ist da anders? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Meine Hypothese war, dass wir mit moderner Technologie, die aktuell bezahlbar ist, diese Herausforderung lösen können. Im Circular Digital Economy Lab gibt es sehr viele Stufen. Die erste Stufe ist die Erkennung der Objekte. Wir schaffen es durch Sensorik, ein 3D-Bild zu generieren. Der zweite Schritt ist, dass der Roboter das Objekt bewegt und in eine Röntgenkammer bringt. Durch Röntgenstrahlung können wir erkennen, wo das Getriebe ist, wo der Motor ist, wo die Batterie ist und so weiter. Dann generiert unser Computersystem einen Bearbeitungsweg und gibt ihn an den nächsten Roboter weiter. Der zweite Roboter schneidet das Gerät in Fraktionen. Dann bekommen wir eine Fraktion mit nur Motoren, eine andere Fraktion mit nur Getrieben und eine weitere Fraktion mit dem elektronischen Teil im Griff. Durch diese Vortrennung schaffen wir eine relativ saubere Fraktion. In diesem Motor sind Kupfer und Neodym aus dem Magneten enthalten. Früher war der Anteil relativ gering. Beim ganzen Akkuschrauber lag der Kupferanteil beispielsweise bei etwa sieben Prozent. Das war zu wenig, um ein Verfahren wirtschaftlich einzusetzen. Jetzt befindet sich das Kupfer nur noch in dieser Motorfraktion. Dort liegt der Anteil schon bei ungefähr 30 Prozent. Dann lohnt es sich, dieses Kupfer zurückzugewinnen. Olaf Brinkmann: Wann wird eine solche Anlage Standard sein und im Alltag eingesetzt werden? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Von all diesen Schritten sind wir bei 99 Prozent. Das bedeutet aber noch nicht, dass wir schon so weit sind, eine Anlage industriell einsetzen zu können. Wenn genug Ressourcen da sind, schaffen wir das theoretisch in zwei Jahren. Olaf Brinkmann: Was könnten Gerätehersteller und Produktdesigner machen, damit es einfacher wird, solche Recyclinglösungen umzusetzen? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Das ist ein wichtiger Punkt. Circular Economy. Theoretisch reden wir von Kreislaufwirtschaft. Wir nutzen diesen englischen Begriff, weil die Ziele etwas breiter sind. Kreislaufwirtschaft ist sehr stark auf Recycling fokussiert. In der Circular Economy haben wir einen wichtigen Block, der Rethink heißt. Das bedeutet, Produkte neu zu denken. Manchmal liegen Teile so nah beieinander, dass sie sich später nicht mehr trennen lassen. Ein Beispiel ist die Batterie und die Platine der Batterie. Meistens ist die Platine, die die Batterie steuert, an den Zellen festgeklebt. Es gibt dann keine Möglichkeit, das sauber zu trennen. Wenn Designer sagen würden, wir halten fünf Millimeter Abstand ein, dann könnten wir die Platine sauber von den Batteriezellen trennen. Das sind die Gedanken, die wir mit den Herstellern austauschen. Olaf Brinkmann: Ich habe es eingangs schon gesagt: Du beschäftigst dich stark mit strategischen Rohstoffen der Zukunft. Was heißt das? Welche sind das? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Germanium, Indium oder die Reihe der Seltenen Erden. Das sind Elemente, die wir in kleinen Mengen nutzen. Aber ohne diese kleinen Mengen funktioniert unsere Industrie einfach nicht. Wie wir schon gesehen haben: Wenn durch politischen Druck etwas nicht mehr nach Europa geliefert wird, wie bei der Geschichte mit dem Erdgas, und bestimmte Länder sagen, ihr bekommt diese Rohstoffe nicht mehr, dann haben wir Schwierigkeiten. Olaf Brinkmann: Dann gibt es auch noch kritische Rohstoffe. Was versteht man darunter? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Kritische Rohstoffe sind besonders diejenigen, die sehr schwer zurückzugewinnen sind. Ein kleines Beispiel ist Helium. Es gibt wenige Lagerstätten. Wenn dieses Helium irgendwo genutzt und anschließend in die Atmosphäre freigesetzt wird, verlieren wir es für immer. Wenn dieses Helium weg ist, dann wird es kompliziert. Dann schaffen wir diese Industrie nicht mehr. Olaf Brinkmann: Saulo, erst mal bis dahin ganz, ganz lieben Dank für die spannenden Antworten. Lass uns mal noch auf den Claim der HRW schauen. Der heißt ja Never Stop Growing. Dafür haben wir hier im Podcast das Format Never Stop Growing und Du. Dafür stelle ich dir drei Fragen und du antwortest bitte ganz kurz und spontan. Okay? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Okay. Olaf Brinkmann: Was bedeutet Never Stop Growing für dich als Professor? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Das bedeutet, dass wir mit den Kenntnissen, die wir aufbauen, weitergehen und die Fähigkeit, unseren Studierenden und unserer Gesellschaft etwas zu leisten, immer größer werden soll. Olaf Brinkmann: Welches Umfeld brauchen Wissenschaftler wie du, um wachsen zu können? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Freiheit im Denken und Arbeiten sowie die Fähigkeit, Studierende und Forschende zu motivieren. Diese beiden Sachen brauchen wir immer. Olaf Brinkmann: Und was macht die HRW, um wirklich jedem Wachstum zu ermöglichen? Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Die HRW versucht mit dem Motto Never Stop Growing und diesem Entrepreneurship Mindset genau diese Fähigkeiten weiter auszubauen. Freiheit, Spontaneität und Kreativität. Die HRW kriegt das schon gut hin. Olaf Brinkmann: Saulo, ganz, ganz lieben Dank für das spannende Gespräch. Hat sehr viel Spaß gemacht. Dankeschön. Prof. Dr. Saulo Enrique Freitas Seabra da Rocha: Ja, danke Olaf. Hat mir auch Spaß gemacht. Olaf Brinkmann: Liebe Hörerinnen und Hörer, wenn euch unser Podcast gefällt und ihr regelmäßig einschalten wollt, dann abonniert uns bitte. Einfach abonnieren und schon werdet ihr informiert, wenn eine neue Folge da ist. Und wenn ihr denkt, das ist doch auch etwas für meine Kommilitoninnen oder Kommilitonen oder die Kolleginnen und Kollegen, dann teilt unseren Podcast bitte. Das hilft uns. So werden wir noch ein bisschen bekannter. Ich sage danke fürs Zuhören. Bis zum nächsten Mal. Euer Olaf Brinkmann.