Forschung: Wirtschaftswachstum und Aluminiumkreislauf

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Die Transformation der Industrien und die Kohlenstoffthematik haben einen globalen Konsens erreicht: Über 130 Länder und 110 Regionen haben sich im Jahr 2021 das Ziel gesetzt, die Kohlenstoffneutralität zu erreichen, das entspricht etwa 88 % der weltweiten Treibhausgasemissionen. Der Schlüssel dafür liegt vor allem in kohlenstoffarmen Energiesystemen und einem ausgefeilten Kreislaufwirtschaftssystem. Nach Angaben der Internationalen Energieagentur wird der Bedarf an mineralischen Ressourcen für saubere Energietechnologien auf das Vier- bis Sechsfache steigen, wenn das Ziel, den globalen Temperaturanstieg auf unter 2 °C zu begrenzen, erreicht werden soll. Dabei wird auch die Förderung strategischer Metalle wie Aluminium, Kupfer und Nickel für den Übergang zu sauberer Energie entscheidend sein. Doch allem voran sollten die Regierungen und die Industrieorganisatoren aktive Maßnahmen ergreifen, um die Aluminiumunternehmen zu stimulieren, Technologien zu entwickeln, um die Effizienz der Aluminiumnutzung zu verbessern und die Kohlenstoffemissionen zu reduzieren.

Vor diesem Hintergrund werden die Kohlenstoffemissionen innerhalb des Aluminiumkreislaufs zu einem integralen Bestandteil der Analyse der Beziehung zwischen Aluminium und Wirtschaft.

Die Entwicklung von sauberer Energie und kohlenstoffarmer Technologie hat bereits jetzt zu einer größeren Nachfrage nach Aluminium geführt: Aluminium wird im Bauwesen, in der Verpackungsbranche, Transport, Elektrotechnik, Luft- und Raumfahrt und weiteren Bereichen als unverzichtbarer Rohstoff eingesetzt. Das International Aluminum Institute berichtet, dass die jährliche Wachstumsrate der Aluminiumnachfrage bis 2030 weltweit 33 Mio. Tonnen betragen könnte. Die Weltbank schätzt, dass der kumulative Aluminiumbedarf bis 2050 in der kohlenstoffarmen Technologie die rund 800 Mio. t übersteigen wird. Die Nachfrage nach Aluminium in der Photovoltaik wird Schätzungen zufolge bis 2050 auf 486 Mio. t ansteigen.

Nach Angaben des chinesischen Verbands der Nichteisenmetallindustrie ist China seit 2006 der größte Aluminiumverbraucher der Welt. Im Jahr 2021 machte das in China verbrauchte Aluminium 60 % des weltweiten Aluminiumverbrauchs aus. Es liegt auf der Hand, dass China in seiner künftigen Entwicklung relativ stark von den Aluminiumressourcen abhängig ist. Die Widersprüche zwischen der enormen Nachfrage, der hohen Abhängigkeit von Aluminiumressourcen (Außenabhängigkeitsquote von über 56,88 % im Jahr 2020), der geringen Ressourceneffizienz und den hohen Emissionen bei der Produktion sind in China jedoch offensichtlich. Nach Angaben des chinesischen Verbands der Nichteisenmetallindustrie werden die Kohlenstoffemissionen bei der Gewinnung, Raffination und Verhüttung von Aluminium im Jahr 2020 etwa 6 % der Bruttoinlandsemissionen ausmachen. Die Aluminiumproduktion verursachte weit mehr Kohlenstoffemissionen als andere Nichteisenmetalle. 

Unter dem doppelten Druck des Widerspruchs zwischen Angebot und Nachfrage und dem Ziel der Emissionsreduzierung ist es notwendig, die unscharfen Beziehungen zwischen Wirtschaftswachstum und Aluminiumverbrauch oder aluminiumbedingten Kohlenstoffemissionen zu analysieren: Angetrieben von dem Bedarf an sauberer Energie und einer kohlenstoffarmen Transformation in der Industrie, erhöht die steigende Aluminiumnachfrage diese Unschärfe der noch zusätzlich. Ein integriertes Entkopplungsmodell für Aluminiumverbrauch und Kohlenstoffemissionen im Rahmen des anthropogenen Aluminiumkreislaufs soll dieser Thematik weiter auf den Grund gehen – bereits in früheren Studien wurde das Konzept der Entkopplung vorgeschlagen, um die Beziehungen zwischen Ressourcennutzung oder Umweltauswirkungen und Wirtschaftswachstum auszudrücken. Die Entkopplungstheorie besagt, dass der Ressourcenverbrauch oder die Umweltauswirkungen zu Beginn der Industrialisierung mit dem Wirtschaftswachstum zunehmen. Dieser Trend kehrt sich dann ab einem bestimmten Punkt um.

Im Rahmen der Untersuchungen wurde im ersten Schritt eine Materialflussanalyse (MFA) für den Zeitraum 2000-2020 für Chinas Aluminiumkreislauf durchgeführt, um sowohl den Aluminiumfluss als auch die Kohlenstoffemissionen in jedem Lebenszyklusprozess von Aluminium zu quantifizieren. Anschließend wurde der Entkopplungsindex der Aluminiumnutzung und der Kohlenstoffemissionen mit Hilfe des LMDI-Zerlegungsmodells bewertet und zerlegt. Die Ergebnisse zeigen zum einen, dass Sekundäraluminium in China keine wirksame Ergänzung für Primäraluminium geworden ist und zum anderen, dass der expansive negative Entkopplungszustand der am weitesten verbreitete Zustand ist. Die Entkopplungseffekte der Kohlenstoffemissionen waren zudem besser als die des Aluminiumverbrauchs. Ein wichtiger Faktor für den Entkopplungsprozess waren außerdem Technologieverbesserungen – diese konnten aber das Wachstum des Aluminiumverbrauchs oder der Kohlenstoffemissionen meistens nicht ausgleichen. 

Dies ist ein Auszug aus dem Artikel „Decoupling analysis between economic growth and aluminum cycle: From the perspective of aluminum use and carbon emissions“ aus dem Journal of Environmental Management (Elsevier, Autoren Ying Chen, Xuehong Zhu, Anqi Zeng). Originaltext, Quellen und weitere Informationen finden Sie hier: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0301479723012495