Kritische Rohstoffe – der große Überblick

Die Arbeit für Rohstoff-Einkäufer ist seit Beginn der Corona-Pandemie nicht leichter geworden. Und auch der Einmarsch Putins in die Ukraine hat die Beschaffungslage alles andere als entspannt. Im Gegenteil: Sind die Preise für Industriemetalle in der Vergangenheit schon gestiegen, sind sie noch volatiler geworden als zuvor. Bereits 2021 häuften sich Nachrichten wie „Nickelpreis auf Rekord-Niveau“ oder „Preis für Aluminium so hoch wie seit Jahren nicht mehr“. Auch der Preis für Primärkunststoffe schoss in ungeahnte Höhen. Der vorläufige Höhepunkt: Die Aluminiumindustrie warnte vor einem Versorgungsengpass, da Magnesium knapp werden könnte.

Die Lage lässt sich folgendermaßen zusammenfassen: Zum einen wurden – und werden zum Teil weiterhin – weniger Rohstoffe abgebaut als vor Beginn der Corona-Pandemie, während der zahlreiche Minen geschlossen wurden. Bis diese wieder hochgefahren werden konnten, dauerte es eine gewisse Zeit.

Gleichzeitig fuhren Fabriken ab Sommer 2021 ihre Produktion vielerorts aber wieder richtig hoch. Das Angebot konnte also nicht mit dem in die Höhe schnellenden Bedarf Schritt halten. China hat als letztes seine strengen Corona-Maßnahmen abgeschafft. Für Deutschland wird aber auch klar: China wird mit der drängenderen Energiewende zum schwierigen Rohstoffpartner. Wie stark die Abhängigkeiten sind, hat das IW Köln herausgefunden.

Einen Vorgeschmack darauf gab bereits das Jahr 2020, das diesen zehn Rohstoffen Rekordpreissteigerungen beschert hatte. Seit der Verschärfung des Ukrainekriegs stehen natürlich die Energierohstoffe im besonderen Fokus - Erdöl und Erdgas. Zusammen mit dem Preis für Erdgas schießt auch regelmäßig der Preis für CO₂ in die Höhe.

Dabei ist es einerlei, ob Einkäufer ihre Rohstoffe direkt bei Bergbauunternehmen beschaffen, oder sich an Rohstoffhändler wenden. Eine aktuelle Studie des DIW Berlin kommt zu dem Schluss, dass sich sogar die Energiewende aufgrund der hohen Rohstoffpreise verzögern könnte - zumindest wird sie ein ganzes Stück teurer.

Und auch die Entscheidung, aus welchem Land die benötigten Rohstoffe kommen, hat eine aktuelle Brisanz bekommen. Einige der wichtigsten Rohstoffe kommen aus Russland, das unter drastischen Sanktionen steht. Noch ist der Handel - vor allem mit Energierohstoffen und Metallen - von den Sanktionen ausgenommen. Doch das muss nicht für immer gelten. Deutschland muss sich laut Wirtschaftsexperten zügig nach Alternativlieferländern umschauen.

Das plant die EU in Sachen kritische Rohstoffe

Die EU sieht in den Rohstofflieferketten deutliche Schwachstellen und will strategisch dagegenhalten. Das könne zum Beispiel eine angemessene Lagerhaltung sein, um Unterbrechungen der Produktion und Versorgung zu vermeiden. Auch alternative Bezugsquellen sowie engere Partnerschaften zwischen den Akteuren, die mit kritischen Rohstoffen befasst sind, seien erforderlich. Eine Zusammenarbeit mit Partnern müsse allerdings auch mit einer verantwortungsvollen Beschaffung verbunden sein.

So sollen beispielsweise die Lieferketten für magnetische Seltene Erden im EU-Projekt REEsilience nachhaltiger gestaltet werden. Auch die Nutzung von Sekundär-Rohstoffen ist, steht dabei mit auf dem Plan.

Eine hohe Angebotskonzentration in Ländern mit niedrigeren sozialen und ökologischen Standards stellt nach EU-Angaben nicht nur ein Risiko für die Versorgungssicherheit dar, sondern kann auch soziale und ökologische Probleme verschärfen. Anzustreben sei daher zunächst internationale Vereinbarungen auf WTO-Ebene, die eine hohe Transparenz von Liefer- und Handelsketten zum Ziel haben. Im Anschluss daran sollten möglichst zeitnah Verhandlungen über die systematische Verbesserung dieser Standards in Angriff genommen werden.

Was unterscheidet Konfliktrohstoffe von kritischen Rohstoffen?

Als Konfliktrohstoffe gelten beispielsweise

• Zinn/Kassiterit,
• Tantal/Coltan,
• Niob,
• Wolfram und
• Gold.

Das heißt, die Begriffe „kritische Rohstoffe“ und „Konfliktrohstoffe“ überschneiden sich in einigen Elementen, sind aber nicht gleichbedeutend. Der wohl bekannteste Konfliktrohstoff sind die berüchtigten Blutdiamanten aus Kriegs- und Bürgerkriegsländern.

Bei Konfliktrohstoffen geht es in erster Linie also nicht um die Verfügbarkeit als solche, sondern um die politische Lage im Abbaugebiet sowie die Arbeits- und Umweltbedingungen, unter denen die Förderung stattfindet. Oft ist der Abbau finanziert von Warlords, Rebellengruppen und verbunden mit Folter, der Rekrutierung von Kindersoldaten oder Vergewaltigungen. Der Erlös aus dem Verkauf dient dann wiederum der Bewaffnung und dafür, den Konflikt aufrecht zu erhalten.

Seit Beginn des Jahres 2021 gilt eine neue EU-Verordnung, und damit neue Sorgfaltspflichten, für Importeure dieser Rohstoffe. Unternehmen können diese unter anderem mit der Implementierung von Due Diligence-Ansätzen sicherstellen. Darin werden etwa Konfliktmineralienstrategien, Risikobewertungen und externe Auditierungen von Schmelzerien und Raffinerien vorgeschrieben.

Fahren Sie mit der Maus über die einzelnen Länder, dann werden Ihnen die kritischen Rohstoffe und ihr jeweiliger Importanteil aus dem Land angezeigt.

China: Große Rohstoffabhängigkeiten der EU

Deutschland hat laut DERA im Jahr 2019 rund 423 Millionen Tonnen Rohstoffe importiert. Dabei wird die Importabhängigkeit besonders bei den Metallerzen und -konzentraten deutlich: 100 Prozent der benötigten Rohstoffe muss die deutsche Wirtschaft importieren. Etwa die Hälfte der importieren Metalle stammt dabei aus Nicht-EU-Staaten – allen voran China. Bei den Nicht-Metallen ist es umgekehrt: Hier haben 90 Prozent ihren Ursprung in Europa.

Laut DERA hat die relative Handelsdominanz von China bei metallischen Rohstoffen in den Jahren von 2002 bis 2020 stark zugenommen. Beispiele dafür sind die kritischen Rohstoffe (natürlicher) Graphit, leichte und schwere Seltene Erden, Magnesium oder Wolfram. Hier ist China jeweils größtes Produzentenland und auch größtes Lieferland für die EU. Insgesamt ist China bei 22 der 53 von der DERA nach ihrem Risiko untersuchten Bergwerksprodukte größtes Abbauland.

40 Prozent der untersuchten Rohstoffe fallen in die sogenannte Risikogruppe 3. Das bedeutet, Ihre Vorkommen sind

1. in sehr wenigen Ländern konzentriert und
2. meist in Ländern mit einem mittleren bis hohen Länderrisiko zu finden.

Sie gelten daher als Hochrisiko-Materialien, bei denen die Wahrscheinlichkeit für Lieferausfälle oder Preisrisiken besonders hoch ist. Für elf dieser Materialien ist China Hauptlieferland.

Relative Handelsdominanz bei metallischen Rohstoffen von China, EU und USA

Kritische Rohstoffe in der Stahlindustrie

Die Stahlhersteller in Deutschland und weltweit stöhnen aktuell über hohe Einkaufspreise. Das betrifft vor allem die Hauptzutat Eisenerz, aber auch der Preis von Kohle schoss im Oktober 2021 auf ein Allzeithoch.

Ebenfalls nicht außer Acht zu lassen ist Kalk in unterschiedlichen Formen. Für die Herstellung einer Tonne Roheisen braucht es etwa 20 bis 30 Kilogramm Branntkalk und etwa 100 bis 200 Kilogramm Kalkstein. Dieser Kalk entfernt unerwünschte mineralische Inhaltsstoffe wie beispielsweise Schwefel.

Wird nicht nur Gusseisen produziert, nutzen die Stahlproduzenten unterschiedliche Ferrolegierungen für die Veredelung. Auch deren Preis steigt seit Mitte 2020 stetig. Unter ihnen befinden sich einige, die auf der Liste der kritischen Rohstoffe stehen.

Kritische Rohstoffe in der Aluminiumherstellung

Aluminium kommt in der Erdkruste zwar sehr häufig vor, aber niemals in seiner reinen Form, sondern in Form von Aluminiumverbindung. Daher kann der Werkstoff nicht einfach in der Natur abgebaut werden. Die Aluminiumproduzenten stellen ihn in einem aufwändigen Verfahren her.

Der höchste Anteil von Aluminium schlummert in sogenannten Bauxiten. Das sind Verwitterungsprodukte aus Kalk- und Silikatgestein. Diese bestehen zu mehr als der Hälfte aus Aluminiumoxiden und -hydroxiden. Je nach Fundort enthält Aluminium oft Bestandteile anderer Metalle wie Kupfer, Zink, Zinn, Blei, Cadmium, Eisen oder Antimon.

Für Aluminium-Legierungen ist ein weiterer kritischer Rohstoff notwendig: Magnesium. Beträgt der Anteil mindestens drei Prozent, lässt sich ein solcher Konstruktionswerkstoff sehr gut kalt umformen und schweißen. Aluminium-Magnesium-Legierungen gelten als sehr korrosionsbeständig. Allerdings kommen rund 95 Prozent der deutschen Magnesium-Importe aus China – eine Abhängigkeit, die das Material zu einem kritischen Rohstoff macht. Auch Mangan ist in den meisten Legierungen vorhanden.

Kritische Rohstoffe für Elektroautos und ihre Batterien

Die Verkehrswende hin zu Elektroautos hat den Rohstoffhunger massiv befeuert. Herzstück eines E-Autos ist seine Batterie, an ihr hängt die Reichweite und damit der Komfort eines Stromers.

Vor allem für den Bau dieser Akkus sind große Mengen an Rohstoffen notwendig. Bei den meisten dieser wieder aufladbaren Batterien ist Lithium zentraler Bestandteil. Je nach Bauart stecken in einem Akku zwischen 120 und 180 Gramm Lithium pro KWh Kapazität.

Für ein durchschnittliches E-Auto wie den Renault Zoé mit seiner Batterie von etwa 50 kWh braucht es etwa sechs bis neun Kilogramm Lithium. Bei entsprechenden Oberklassemodellen mit höherer Reichweite kann es leicht doppelt so viel sein. Die größten derzeit erhältlichen Elektroauto-Batterien speichern etwa 100 Kilowattstunden – zu finden etwa im Audi E-Tron. Kein Wunder also, wenn sich Autokonzerne wie BMW, Renault oder Volkswagen mit langfristigen Lieferverträgen für den wichtigen Rohstoff eindecken.

Bergbaufirmen, aber auch neue Unternehmen finden immer wieder neue Abbaugebiete: So will die Vulcan Gruppe im Oberrheingraben hierzulande CO₂-neutrales Lithium aus dem Thermalwasser filtern. Auch VW steht hier mittlerweile auf der Kundenliste. Mitte Mai hat nun AMG Lithium den Bau einer Raffinerie für Lithiumhydroxid in Bitterfeld-Wolfen gestartet. Damit sollen - in der Endausbaustufe - bis zu 100.000 Tonnen Lithiumhydroxid produziert werden. Genug, bis zu vier Millionen Elektroautos zu elektrifizieren.

Lithium wurde erst 2020 von der EU auf die Liste der kritischen Rohstoffe gesetzt, denn die Reserven konzentrieren sich auf wenige Länder. Zumal die Batterieproduktion zwar die wichtigste Verwendung, nicht aber die einzige Einsatzmöglichkeit ist. Und die Lage wird nicht besser, wenn Länder wie Mexiko ihre Lithiumproduktion verstaatlichen und private Konzerne ausschließen wollen.

Dabei unterscheiden sich die Abbaumethoden des aufgrund seiner Farbe auch "weißes Gold" genannten Rohstoffs stark: So wird das Lithium in Australien vorwiegend mithilfe eines aufwendigen chemischen Prozesses aus mineralischem Gestein gelöst. Dafür sind Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Celsius notwendig. Bei der Gewinnung von Lithium aus Salzseen, wie zum Beispiel dem Atacama-Salzsee in Chile, wird der Rohstoff über Monate hinweg mithilfe von Sonne und Chemikalien aus Sole gewonnen.

Weitere Bestandteile von Lithium-Ionen-Akkus sind Graphit als Anodenmaterial sowie unterschiedliche Materialien für Separatoren, Kathoden und Elektrolyte. Das sind unter anderem Kobalt, Kupfer, Mangan und Nickel. Welche Chemieunternehmen welche Batteriematerialien zuliefern, lesen Sie hier.

Kritische Rohstoffe in der Halbleiterproduktion

Auch, wenn es derzeit an allen Ecken und Enden an Halbleitern mangelt, steht eins fest: An einem generellen Engpass an Silizium, aus dem die Wafer und schließlich die Halbleiter hergestellt werden, liegt das nicht. Alle an diesem Prozess beteiligten Unternehmen können den wichtigsten Rohstoff der Halbleiterherstellung durchaus in ausreichender Menge einkaufen. Warum zählt Silizium dann trotzdem zu den kritischen Rohstoffen?

Zum einen fördert in Europa nur Norwegen einen erwähnenswerten Teil Silizium mit etwa 330.000 Tonnen im Jahr 2020. Zum anderen baut China etwa 5,4 Millionen Tonnen Silizium und Ferrosilizium ab – und hält damit ein Fast-Monopol auf die Förderung. Damit ist sowohl die Länderkonzentration als auch das Länderrisiko recht hoch.

Das rohe Silizium wird bei der Halbleiterherstellung im ersten Schritt zu hochreinem Monosilizium verarbeitet. Die größten Hersteller dieses Halbleitersiliziums saßen im Jahr 2020 jedoch außerhalb Chinas:

1. Shin-Etsu Chemical (Japan): 3,259 Milliarden Euro
2. Global Wafers (Taiwan): 1,76 Milliarden Euro
3. SUMCO (Japan): 1,303 Milliarden Euro
4. Siltronic (Deutschland): 1,207 Milliarden Euro (ist mittlerweile Teil von Global Wafers)
5. SK Siltron (Südkorea): 1,056 Milliarden Euro

Aus dem Monosilizium entstehen anschließend die Wafer. Diese werden von denselben Unternehmen gefertigt. Entsprechend sehen die Marktanteile der größten Wafer-Hersteller aus:

1. Shin-Etsu: 32 Prozent
2. SUMCO: 25 Prozent
3. Global Wafers: 17 Prozent
4. Siltronic: 13 Prozent
5. SK Siltron: 13 Prozent

Weiterhin benötigt die Halbleiterherstellung Silane. Auch sie sind eine Stoffgruppe, deren Grundgerüst zum Teil aus Silizium besteht. Aus den Silizium-Wafern entstehen später die Halbleiter. Um diese fertigzustellen braucht es allerdings noch weitere Rohstoffe wie Antimon, Arsen, Bor, Germanium oder Phosphor.

Allerdings nutzen einige der Hersteller bereits neue Materialien für ihre Halbleiter der dritten Generation: Siliziumkarbid und Galliumnitrit machen die Chips leistungsfähiger und werden unter anderem in Elektroautos verbaut.

Kritische Rohstoffe für die Elektroindustrie

Die Welt wird digital. Zuständig für die Versorgung mit Sensoren, Transistoren und Transformatoren, Consumer Electronics und auch kompletten Automatisierungslösungen sind die Unternehmen der Elektroindustrie. Für ihre Produktion sind sie angewiesen auf unterschiedlichste Rohstoffe: Eisenmetalle, Nichteisen-Metalle und Kunststoffe.

Laut dem Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie (ZVEI) sind diese Rohstoffe besonders gefragt:

1. Kupfer
2. Roheisen/Stahl
3. Aluminium
4. Rohöl /Erdgas
5. Nickel
6. Blei
7. Kobalt
8. Lithium
9. Zink
10. Mangan
11. Seltene Erden (Zum Beispiel Lanthan, Neodym, Scandium, Yttrium, Europium, Erbium, Terbium, Ytterbium).

Lanthan kommt vor allem bei der Herstellung von Nickel-Metallhydrid-Batterien und keramischen Kondensatoren zum Einsatz. Neodym ist in Hochleistungs-Permanentmagneten unersetzlich. Diese Magnete werden zum Beispiel in Windturbinen, elektrischen Traktionsmotoren für Kraftfahrzeuge, miniaturisierten Komponenten der Informations- und Kommunikationstechnik sowie der Unterhaltungselektronik verbaut. Aber auch in Magnetresonanz-Tomographen oder Spektrometern sind sie zu finden.

Yttrium geht als Stabilisator in Keramikmaterialien ein und ist für die Lasertechnik erforderlich. Yttrium ist auch Bestandteil von Yttrium-Barium-Kupfer-Oxiden, die zur Produktion von Hochtemperatursupraleitern benötigt werden. Auch für Energiesparlampen und LED-Leuchten wird es häufig verwendet.

Europium und Terbium sind in Plasmabildschirmen, LCDs, Energiesparlampen, Fluoreszenzlampen, Radargeräten oder Kathodenstrahlröhren zu finden.

Recycling und Substitution von kritischen Rohstoffen

Im Gegensatz zu „frisch geförderten“ Rohstoffen, heißen recycelte Materialien Sekundärrohstoffe. Angesichts von Rohstoffengpässen sowie geopolitischen Risiken in den Förderländern lautet das Motto daher: Hoch mit der Recyclingquote!

In der EU hat die Verwendung von Sekundärrohstoffen nach eigenen Angaben bereits einen höheren Stellenwert bekommen. So werden beispielsweise mehr als die Hälfte des eingesetzten Eisens, Zink oder Platin recycelt. Bei diesen Metallen decken Sekundärrohstoffe mittlerweile über ein Viertel des Verbrauchs der EU.

Bei anderen kritischen Rohstoffen sieht die Bilanz dagegen nicht so rosig aus. Das betrifft insbesondere Materialien, die in Technologien für erneuerbare Energien oder High-Tech-Anwendungen benötigt werden – oft nur in kleinen Mengen. Hier die Wiederverwendung oft noch nicht möglich oder schlicht (noch) nicht wirtschaftlich. Doch mit einer strategischen Ausrichtung sieht die Sache wieder anders aus: Um die Abhängigkeit von Importen kritischer Rohstoffe zu verringern, kommt die Industrie ums Recycling nicht herum.

So erkennen immer mehr Unternehmen die Kritikalität der Batterierohstoffe und setzen daher auf das Recycling, etwa von Batteriematerialien. So recycelt BMW in China Rohstoffe aus E-Auto-Akkus und auch BASF errichtet aktuell eine Recycling-Anlage für Autobatterien im brandenburgischen Schwarzheide.

Trotzdem landen bislang noch erhebliche Mengen an recyclingfähigen Rohstoffen auf Deponien in Form von Abfällen und Schrott. Das liegt auch daran, dass umfassende Informationen fehlen, wie viel von welchem Rohstoff in welchem Produkt verbaut ist.

Eine weitere Möglichkeit, kritische Rohstoffe „zu sparen“ wäre das Ersetzen eines kritischen Materials durch ein unkritisches, das eine ähnliche Leistung bietet (Substitution). Auch die Entwicklung innovativer Werkstoffe oder sogar alternativer Technologien, die andere Materialien benötigen, wäre einer der Wege raus aus der Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen.