Recycling fossiler Infrastruktur als Ressourcengrundlage für die Energiewende
Der Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien erfordert den Aufbau einer neuen Infrastruktur. Forschende der Empa haben untersucht, inwieweit die bestehende fossile Infrastruktur – darunter Kohlebergwerke, Öl- und Gasplattformen, konventionelle Kraftwerke sowie Pipelines – als Rohstoffquelle für diesen Wandel dienen kann. Besonders das Recycling von Kupfer und Stahl könnte die Energiewende ökonomisch und ökologisch begünstigen.
Hintergrund und Untersuchungsgegenstand
Die Umstellung auf erneuerbare Energien wie Solar-, Wind- und Wasserkraft ist essenziell, um die globale Erwärmung zu begrenzen. Für den großflächigen Ausbau entsprechender Technologien sind verschiedene Mineralien und Metalle notwendig. Gleichzeitig wird die bisherige fossile Infrastruktur zunehmend überflüssig. Vor diesem Hintergrund analysierten Empa-Forschende im Rahmen des EU-Projekts „CircEUlar“ die Materialbestände von 22 verschiedenen Stoffen in bestehenden fossilen Anlagen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
„Um das Potenzial dieser sogenannten ‚urbanen Mine‘ zu erfassen, ist es zunächst notwendig, die enthaltenen Materialien genau zu identifizieren“, erläutert Hauke Schlesier, Erstautor der Studie.
Fokus auf Stahl und Kupfer
Die Untersuchung zeigte, dass insbesondere Stahl und Kupfer in großen Mengen vorhanden sind und für den Ausbau erneuerbarer Energien dringend benötigt werden. Kupfer wird vor allem in Transformatoren und Kabeln eingesetzt, während Stahl für tragende Strukturen verwendet wird. Die Studie kommt zu dem Ergebnis, dass das Recycling der fossilen Infrastruktur den gesamten Stahlbedarf sowie etwa ein Drittel des Kupferbedarfs für die Energiewende decken könnte.
Mit dem Rückbau der fossilen Anlagen stünden diese Materialien als zusätzliche Ressource zur Verfügung. Die derzeitigen Kapazitäten der weltweiten Recyclinganlagen reichen laut den Forschenden aus, um die Rückgewinnung von Stahl und Kupfer in dem erforderlichen Umfang zu ermöglichen.
Ökologische und ökonomische Vorteile des Recyclings
Das Recycling von Stahl und Kupfer ist aus Umweltperspektive deutlich vorteilhafter als die Gewinnung aus Primärrohstoffen. Die Stahlherstellung verursacht unter anderem Schlacke, Feinstaub und erhebliche CO₂-Emissionen, während der Kupferabbau giftige Abfälle produziert. Demgegenüber erfordert das Recycling hauptsächlich Strom: Stahl wird in Elektroöfen eingeschmolzen, Kupfer wird elektrochemisch zurückgewonnen.
Aus gesamtwirtschaftlicher Sicht ist die frühzeitige Nutzung dieser Recyclingpotenziale empfehlenswert, da sie die Folgekosten durch Umwelt- und Gesundheitsbelastungen erheblich reduziert. „Bis 2050 könnten durch das Recycling von Stahl und Kupfer aus fossilen Anlagen externe Kosten in Höhe von vier bis elf Billionen US-Dollar eingespart werden“, so Schlesier. Zudem ließen sich bis zu zwei Milliarden Tonnen CO₂-Äquivalente vermeiden, was etwa den Emissionen der Schweiz über 50 Jahre entspricht.
Die Kosten für Recyclingprozesse sind mit denen der Primärgewinnung vergleichbar, wodurch das Recycling wettbewerbsfähig bleibt. Eine wesentliche Herausforderung besteht jedoch in fehlenden Anreizen, insbesondere für private Energiekonzerne, die meist kein Interesse an der Reduktion externer Kosten haben. Staatliche Maßnahmen könnten hier unterstützend wirken.
Beitrag zur Energiewende
Das recycelte Material könnte weltweit in der Herstellung von Solaranlagen, Windturbinen, Stromleitungen und Elektrolyseuren für die Wasserstoffproduktion eingesetzt werden. Empa-Forscher Harald Desing weist darauf hin, dass der Einsatz von recyceltem Stahl anstelle von Aluminium in Solaranlagen den CO₂-Fußabdruck um etwa ein Drittel senken kann. Die vorhandene Stahlmenge in der fossilen Infrastruktur reicht aus, um den zwei- bis fünffachen Bedarf für Solaranlagen zur Erreichung der globalen Klimaziele zu decken.
Auch für Windenergieanlagen könnte recycelter Stahl und Kupfer verwendet werden, was ebenfalls eine Reduktion der CO₂-Emissionen um rund ein Drittel ermöglicht. Würde der gesamte recycelte Stahl für Windturbinen eingesetzt, könnte der Stahlbedarf für die Klimaziele bis 2050 gedeckt werden. Weitere Einsatzmöglichkeiten bestehen in Stromleitungen und Wasserstoff-Elektrolyseuren. Voraussetzung für die Nutzung ist jedoch ein sukzessiver Ersatz der fossilen Infrastruktur durch saubere Energietechnologien.
Der Earth Overshoot Day 2026 und weitere Forschungsinitiativen
Der „Earth Overshoot Day“ markiert den Zeitpunkt im Jahr, an dem die Menschheit die natürlichen Ressourcen des Planeten für dieses Jahr aufgebraucht hat. 2026 fällt dieser Tag auf den 30. Juli und verdeutlicht den derzeitigen Ressourcenverbrauch, der mit Klimaneutralität nicht vereinbar ist. Um diese Diskrepanz zu überwinden, sind langfristige Innovationen und Strategien erforderlich.
Beispiele für weitere Empa-Projekte, die zur nachhaltigen Transformation beitragen, sind:
- Mining the Atmosphere: Erforschung der Rolle der gebauten Umwelt im Klimasystem durch CO₂-Entfernung aus der Atmosphäre und Umwandlung in wertvolle Materialien.
- ACHIEVE: Entwicklung von Lösungen zur Reduktion schwer vermeidbarer Emissionen in Industrie und Biomassenutzung sowie deren Integration in nationale Dekarbonisierungsstrategien.
- Beyond Zero: Förderung von CO₂-reduzierten und CO₂-negativen Innovationen im Bausektor mit Fokus auf Gebäude als potenzielle Kohlenstoffsenken.
Kontakt für wissenschaftliche Rückfragen:
Hauke Schlesier
Abteilung Technologie und Gesellschaft
Telefon: +41 58 765 73 43
E-Mail: hauke.schlesier@empa.ch
Dr. Harald Desing
Abteilung Technologie und Gesellschaft
Telefon: +41 58 765 75 13
E-Mail: harald.desing@empa.ch
Originalpublikation:
H. Schlesier, G. Guillén-Gosálbez, H. Desing: Recycling fossil infrastructure for cleaner energy transitions; Nature Communications (2026); doi: 10.1038/s41467-026-70777-6
Weiterführende Informationen:
https://www.empa.ch/web/s604/fossile-infrastruktur-recyceln-fuer-die-energiewende
