In dieser Episode betrachten wir Blei, ein Element das seit Jahrtausenden genutzt wird, allseits bekannt ist und heute eher Vermieden wird. Warum Blei fĂŒr unsere Technologie-getriebene Welt weiterhin sehr wichtig ist und was das ganze mit dem Recycling von Technologiemetallen zu tun hat wird heute beantwortet. Drei kleine Exkurse gibt es auĂerdem zum Thema RoHS, REACH und Materialflussanalysen.
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https://tennet-entlangdesstroms.eu/
https://link.springer.com/article/10.1007/s13563-023-00394-y
https://de.wikipedia.org/wiki/Blei
Regularien und Verbote in Deutschland und EU
seit 2013 RoHS 2
(eig offizieller Name: EU-Richtlinie 2011/65/EU) â Inverkehrbringen von Gefahrstoffen in ElektrogerĂ€ten und elektronischen Bauelementen. RoHS = Restriction of Hazardous Substances Bann von verbleite Verlötungen, umweltschĂ€dliche Flammhemmer in Isolationen
Gilt auch fĂŒr Importe!
2015 mit aufgenommen (EU 2015/863) und seit 2019 in Kraft
CE-Kennzeichen seit 2011 ein Garant dafĂŒr, dass die Richtlinie eingehalten wurde
Bei Reparatur alter Produkte (mit Blei Loten) ist Verwendung von Blei-Loten immer noch erlaubt um Mischlegierungen zu verhindern
Wird / Soll konstant weiterentwickelt werden
Einige Ausnahmen sind erlaubt, z.V. Leuchtstoffröhren, Kathodenstrahlröhren, in manchen Legierungen (Stahl), Autobatterien, in machen PV-Modulen
Mittlerweile Ă€hnliche Richtlinien umgesetzt oder in Planung in Schweiz, Japan, USA, China, SĂŒdkorea
https://de.wikipedia.org/wiki/RoHS-Richtlinien
Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 â REACH Verordnung
Unmittelbare GĂŒltigkeit da Verordnung
Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals âRegistrierung, Bewertung, Zulassung und BeschrĂ€nkung von Chemikalienâ
Fortlaufende aktualisierung und anpassung â idR halbjĂ€hrige Anpassung
No data, no market â Keine Stoffe im Verkehr, die nicht registriert wurden, teilweise Nachweise erforderlich (techn. Doku, Tests usw.)
Im Anschluss Priorisierung und Bewertung der Stoffe durch die Mitgliedstaaten â BeschrĂ€nkungen und und Zulassungspflichten können erlassen werden, dabei umfassende MaĂnahmen auch entlang der Supply Chain (z.B. Sicherheitsdatenblatt, Stoffsicherheitsberichte)
Nicht im Geltungsbereich von REACH
GeschÀtzte gesamtwirtschaftliche Kosten: circa 0,5 Mrd Euro pro Jahr
GeschÀtzte gesamtwirtschaftlicher Nutzen: circa 2,1 Mrd Euro pro Jahr
https://de.wikipedia.org/wiki/Verordnung_(EG)_Nr._1907/2006_(REACH)
Gordon B. Haxel, Sara Boore, and Susan Mayfield from USGS; vectorized by User:michbich â http://pubs.usgs.gov/fs/2002/fs087-02/
Bleiminerale
Galenit â PbS -> 86-87% Pb -> Am wichtigsten und verbreitesten, Auch Bleiglanz genannt
Anglesit â PbSO4 -> 68% Pb
Krokoit â PB[CrO4] -> 64% Pb
Cerussit â PbCO3 -> 77-78% Pb
514 Bleiminerale insgesamt bekannt (Stand 2017) https://webmineral.com/chem/Chem-Pb.shtml
LagerstÀtten sind meist im Verbund mit Zink und / oder Silber oder Kupfer LagerstÀtten.
Australien, China, Irland, Mexiko, Peru, Portugal, Russland und Alaska in den USA sind LÀnder mit nennenswerten LagerstÀtten.
USGS MCS 2023
Zahlen ab jetzt weiter vorne, da RMIS sehr gute Daten liefert und dadurch ein erster Eindruck besser gegeben werden kann
EinschÀtzung durch die EU als unkritisch
Angaben in kilotonnen enthaltenem Blei
circa 4.500 kt Produktion pro Jahr
2014 / 2015 Peak bei 5.320 kt, danach RĂŒckgang, in den letzten Jahren aber stabil
Abbau in der EU seit 2000 mit Schwankungen abnehmend
GröĂter Abbau in China (RMIS 44 %), direkt danach Australien mit weitaus weniger (RMIS: 11%) aber okay konzentriert (HHI 2.2.270 selbst berechnet, RMIS 2097)
2012 höchste Konzentration mit HHI 2878 danach abfallen und 2020 und 2021 ganz leicht ansteigend, eher stabil
Hauptproduzent in der EU = Schweden (39%)
Raffination
Raffinerie / Veredelung vor allem in China (RMIS: 51%), danach stark fragmentiert (HHI RMIS 2788)
HHI seit 2000 konstant am steigen
Hauptproduzent in der EU = Deutschland (22%)
Raffination in der EU seit Jahren stabil, wÀhrend weltweit steigend (primÀr und sekundÀr zusammen!)
85.000 kt Reserven
Australien vermutlich mit den gröĂten Reserven, direkt danach China, insgesamt gute Verteilung der Reserven (HHI von 2.323 selbstberechnet, RMIS 813)
â 18,89 Jahre statische Reichweite â Ist okay, aber nicht super viel
2 Mio kt Resourcen
â 444 Jahre statische Reichweite â absolut unkritisch (RMIS HHI 1116)
https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2023/mcs2023.pdf
Preis bei circa 2.200 US$ pro Tonne (Nov 2023)
Preis (Cash) seit November um 300 Dollar gefallen ist â Solche Schwankungen nicht ungewöhnlich
Bewegt sich zwischen 2019 und 2023 zwischen 1.500 und 2.500 US$ pro Tonne
https://www.lme.com/en/Metals/Non-ferrous/LME-Lead#Summary
â Vergleichsweise niedriger Preis im Vergleich zu anderen Materialien â daher vermutlich geringe Reserven â Ist Ă€hnlich zu Preis fĂŒr Aluminium
1,980 Dollar pro Tonne (Dez 2023)
Wir befinden uns in Contango â ZukĂŒnftige Preise liegen höher als aktuelle â Lagerkosten oder Preissteigerung vermutet daher zukĂŒnftig höhere Preise, oder aktuell niedrigere Preise am Spotmarkt, wegen plötzlicher Angebots VerstĂ€rkung oder Nachfrage Einbruch
Preis (Cash) seit November um 300 Dollar gefallen ist â Solche Schwankungen nicht ungewöhnlich
https://www.lme.com/Metals/Non-ferrous/LME-Lead#Summary
PrimÀr Bergbau Produkt
Peru gröĂter Exporter direkt danach Mexico, USA, Australien und Russland
GröĂter Importer China, Korea, EU, dann Kanada und Japan
Veredeltes Blei
GröĂter Exporteur: SĂŒdkorea, China, Australien, Indien, GroĂbritanien
GröĂter Importeur: USA, EU, Indien
https://rmis.jrc.ec.europa.eu/uploads/rmprofiles/info-production.pdf Seite 126ff
Grafiken abgerufen Nov 2023
Abbau Untertage / Tagebau
Konzentrierung -> Zerkleinerung des Gesteins
Flotation -> Trennung der sulfidhaltigen Erze durch AufschwÀmmen mit Wasser
Filterung -> Wasserentzug -> 40-80% Blei mit Verunreinigungen
Rösten -> Oxidation mit heiĂem Sauerstoff
2 PbS + 3 O2 -> 2 PbO + 2 SO2
da das Bleisulfid nur teilweise geröstet wird
2 PbO + PbS -> 3Pb + SO2
Reduktion -> Zugabe von Kohlenstaub
PbO + C -> Pb + CO
CO + PbO -> Pb + CO2
Raffination
Aufschmelzen Natriumnitrat/Natriumcarbonat -> Auftrennen der Metalle
Insgesamt Röstreduktion und Röstreaktion immer weniger im Einsatz und Direktschmelzverfahren hĂ€ufiger im Einsatz â wirtschaftlicher und umweltvertrĂ€glicher
https://de.wikipedia.org/wiki/Blei
QSL Reaktor
â kontinuierlich â Ein Reaktionsraum â Einfacher, besserer Schutz der Umwelt da kein Sintern benötigt
Parallelprozesse Rösten und Reduktion erfolgen gleichzeitig.
Ăhnlich wie beim Röstreaktionsverfahren, wobei Blei teilweise durch Reaktion von Bleisulfid mit Bleioxid entsteht. Reaktorstruktur: Leicht geneigt, ermöglicht Abfluss von Blei und bleioxidhaltiger Schlacke. Reduktionszone: Kohlenstaub wird eingeblasen, um Bleioxid zu Blei zu reduzieren. Verwendung von reinem Sauerstoff beim Rösten: Reduziert das Volumen der Abgase, die jedoch eine höhere Konzentration an Schwefeldioxid aufweisen. â Einfacherere SchwefelsĂ€ureherstellung als By Product
Energieeinsparung:von 15,2 GJ auf 4,5 GJ pro Tonne Werkblei
SO2-WĂ€rme treibt Turbine an
ein Reaktor -> konzentriertes SO2 & weniger Abgasvolumen
silikatische Schlacke kann zum StraĂenbau verwendet werden
https://de.wikipedia.org/wiki/Blei
https://www.bir.org/component/flexicontent/download/173/174/36?method=view
Werkblei aus vorherigem Prozess â 2-5% andere Metalle (Cu, Ag, Au, usw.) â Wirtschaftliche Nutzung dieser âStörstoffeâ hebt wirtschaftlichkeit des Bleiabbaus, insb Silber
Pyrometallische Raffination des Bleis ist mehrstufig.
Durch Schmelzen mit Natriumnitrat/Natriumcarbonat oder Luft werden Antimon, Zinn, Arsen oxidiert und entfernt. â Antimonabstrich
Kupfer, Zink, Nickel, Kobalt werden durch Seigern (https://de.wikipedia.org/wiki/Seigerung) entfernt, Schwefelgehalt sinkt.
Silberabtrennung durch Parkes-Verfahren: Zugabe von Zink und Aussteigern von Zn-Ag-Mischkristallen. FrĂŒher Pattinson-Verfahren
Bismutabtrennung durch Kroll-Betterton-Verfahren: Legieren mit Calcium und Magnesium und abziehen des Bismuthschaums von der OberflÀche der Schmelze
Weitere Reinigung möglich durch elektrolytische Raffination, aber energie- und kostenintensiv.
Verschiedene QualitÀten
Raffiniertes Blei: Weichblei oder genormtes HĂŒttenblei (99,9-99,97% Reinheit), Feinblei (99,985-99,99% Reinheit).
Spezifische Bezeichnungen je nach Verwendungszweck, wie Kabelblei fĂŒr Legierung mit ca. 0,04 % Kupfer.
Aktuelle Normen wie DIN EN 12659 fĂŒhren traditionelle Bezeichnungen nicht mehr.
Es existiert z.B auch Hartblei bzw. Antimonblei
geringer Anteil Antimon
Durch den Zusatz Festigkeit und die HÀrte des Metalls deutlich erhöht.
Antimon, hÀrter als Blei, Versteifung der Legierung
Die daraus resultierende Legierung ist wesentlich haltbarer und behĂ€lt die Formbarkeit von Blei bei, was sie fĂŒr eine Vielzahl von Anwendungen nĂŒtzlich macht.
Der prozentuale Anteil des Antimons im Antimonblei kann je nach Anwendung variieren, liegt aber in der Regel zwischen 2 % und 5 %. Diese geringe Menge reicht aus, um die mechanischen Eigenschaften von Blei erheblich zu verbessern, ohne seine anderen nĂŒtzlichen Eigenschaften zu beeintrĂ€chtigen.
Blei eines der ersten am frĂŒhsten genutzten Metalle â Hier auch schon erste Verschmutzungen nachgewiesen z.B. durch See-Sedimente
Karlsson, S. 1999. Closing the Technospheric Flows of Toxic Metals: Modeling Lead Losses from a Lead-Acid Battery System for Sweden. Journal of Industrial Ecology 3(1): 23â40.
Tian et al. 2018 hat fĂŒr China beispielhaft 34 kritische Wirtschaftszweige identifiziert in denen Blei 2012 zum Einsatz kam. Dabei war der gröĂte Teil aus dem Bereich Batterien und anderes Transportequipment, damit ist vor allem der Bereich E-Bikes, die in China teilweise mit Bleiakkus fahren.
Aus der Studie wird auch klar, dass der GroĂteil des Bleis in Batterien verbaut wird und diese, wenig ĂŒberraschend in Fahrzeugen.
Tian, X., Y. Wu, S. Qu, S. Liang, W. Chen, M. Xu, and T. Zuo. 2018. Deriving hazardous material flow networks: A case study of lead in China. Journal of Cleaner Production 199: 391â399.
Autoakku enthĂ€lt Blei- und eine Blei(IV)-oxid-Elektrode, verdĂŒnnte SchwefelsĂ€ure (37 %) als Elektrolyt.
Elektrochemischen Reaktion:
Durch Pb2+-Ionen bildet sich in der SchwefelsÀure unlösliches Blei(II)-sulfat.
Wiederaufladen ist durch die RĂŒckreaktion von Blei(II)-sulfat zu Blei und Blei(IV)-oxid möglich.
Ein Vorteil des Bleiakkumulators ist die hohe Nennspannung einer Akkuzelle von 2,06 Volt. Sehr gute rezyklierbarkeit.
Ein weiterer aber kleinerer Teil wird in Kabeln verbaut. Dabei wird Blei in der Ummantelung eingesetzt, die aber beim Recycling von Kupferkabeln einfach entsorgt oder verbrannt wird, wÀhrend das teuererer Kupfer recycelt wird. Dabei entsteht Verschmutzung. Ein Weg um das zu unterbinden ist die Reduktion von Blei und das verpflichtende Recycling.
Chemische Farben sind ein weiterer Abnehmer von Blei, weil Bleioxid weiterhin eingesetzt wird. Dadurch entsteht aber eine Dissipation der Materials an unterschiedlichsten Stellen in der gesamten Wirtschaft, inkl Toxikologischer Risiken fĂŒr Mensch und Natur
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0379711207000720
In der EU hauptsÀchlich in Batterien 81%, weltweit bei circa 60%
https://rmis.jrc.ec.europa.eu/rmp/Lead
Andere Anwendungen die man vielleicht kennt sind Blei beim Fischen, BleigieĂen, Blei als leicht verbiegbares Metall als Abdichtung ( vor allem frĂŒher ).
Zahnarzt und Röntgen allgemein â BleischĂŒrze zur Strahlenabschirmung
â Hohe Atommasse â Abschirmung gegen Gamma- und Röntgenstrahlung
â Fun Fact: FĂŒr strahlungssensitive Instrumente wird besonders gerne Blei eingesetzt das schon vor lĂ€ngerer Zeit verhĂŒttet wurde, da radioaktives Pb210 stört, aber eine Halbwertszeit von 22,3 Jahren hat und da die Mutter-Nuklide aus der Uran-Radium-Reihe beim VerhĂŒtten abgetrennt werden bildet sich auch kein Pb210 nach. â Alte Blei GegenstĂ€nde daher besonders wertvoll
Als Gewicht im Maschinenbau wegen hoher Dichte â FrĂŒher: Auswuchten von Autoreifen
Chemische Industrie, da Blei sehr bestÀndig z.B. SchwefelsÀure, Brom, Kohlenwasserstoffe.
Im Messing aber auch teilweise enthalten (bis 3%) â Bessere Zerspanbarkeit
Andere Legierungen wĂ€re Rotguss â Daher beim lĂ€ngeren stehen von Wasser in Messing Armaturen erstmal das Wasser etwas laufen lassen um kein Blei im Trinkwasser zu haben.
Bleiglass in Kathodenstrahlröhren â Fernseher, Computerbildschirme, usw. â Bisher dort nicht ersetzbar und ĂŒber RoHS erlaubt.
Im Buchdruck Blei Lettern â Spezielles Letternmetall, 60-90% Blei, der Rest aus Antimon und Zinn
Der Bleistift war auch mal aus Blei ist aber seit dem 19. Jahrhunder aus Graphit-Ton Gemisch.
https://de.wikipedia.org/wiki/Blei
Die römische Bleiverarbeitung hat zu einer bis heute nachweisbaren Umweltverschmutzung gefĂŒhrt: Eisbohrkerne aus Grönland zeigen zwischen dem 5. Jahrhundert v. Chr. und dem 3. Jahrhundert n. Chr. einen messbaren Anstieg des Bleigehalts in der AtmosphĂ€re. https://de.wikipedia.org/wiki/Blei#Legierungsbestandteil
1993 5 bis 10 Mal so hohe Bleikonzentration wie der natĂŒrliche Hintergrundwert, gemessen in SĂŒd-Schweden im Waldboden
Noch höhere Konzentrationen damals um Blei GieĂereien und andere Schmelzen die Blei verarbeiten
Karlsson, S. 1999. Closing the Technospheric Flows of Toxic Metals: Modeling Lead Losses from a Lead-Acid Battery System for Sweden. Journal of Industrial Ecology 3(1): 23â40.
Blei gehört auĂerdem zu den High Impact Materialien die vor allem fĂŒr die VerĂ€nderung der Humangesundheit / Human Toxikologie bis 20230 aufgrund von EoL Schrott verantwortlich gemacht werden können. Andere auch Nickel und Zink.
FĂŒr Umweltgesundheit / Umweltgifte wĂ€re es dann eher Kuper.
Blei vor allem aus Kothodenstrahlröhren â Alten Bildschirmen und Fernsehern, zum Teil aber auch aus LCD, Plasma Bildschirmen und anderem Elektroschrott â Diese Produkte zum Teil weiter InUse â Gelangen auch in die Umwelt und in den Menschen
Richtlinien zur Reduktion des Blei Anteils machen eventuell Sinn, z.B.
Restriction of the Use of Certain Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment Directive (RoHS) (European Council 2003),
California Electronic Waste Recycling Act (CEWRA) (California State Board of Equalization 2012),
European Unionâs Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals (REACH) (European Council 2006)
Lam, C.W., S.-R. Lim, and J.M. Schoenung. 2013. Linking Material Flow Analysis with Environmental Impact Potential. Journal of Industrial Ecology 17(2): 299â309.
Elementares Blei: Aufnahme vor allem ĂŒber Staub in die Lunge, ĂŒber die Haut eher nicht.
Aber Anreicherung in Knochen und nur langsamer Abbau â Chronische Vergiftung
Giftig vor allem da Störung HĂ€moglobinsynthese â Hindert den Einbau von Eisen ins MolekĂŒl
Bleiglas und Bleiglasur besonders gefÀhrlich, da EssigsÀure dann wasserlösliches Bleiazetat erzeugt
Blei auch im Zusammenhang mit niedrigerem IQ
Blei ĂŒber die Luft in Pflanzen, Pilze und Tiere
â Bleimunition in Tieren, durch Staub und Wasser bei den Pflanzen und Pilzen â Staub kann durch grĂŒndliches Waschen entfernt werden und heute eher kein Problem mehr, da kein verbleites Benzin mehr
https://de.wikipedia.org/wiki/Blei
Beim Versuch, das Alter der Erde durch Messung des VerhĂ€ltnisses von Blei zu Uran in Gesteinsproben zu bestimmen, stellte der US-amerikanische Geochemiker Clair Cameron Patterson etwa 1950 fest, dass die Gesteinsproben ausnahmslos mit groĂen Bleimengen aus der AtmosphĂ€re verunreinigt waren. Als Quelle konnte er das als Antiklopfmittel in Kraftstoffen verwendete Tetraethylblei nachweisen. Nach Pattersons Befunden enthielt die AtmosphĂ€re vor 1923 fast ĂŒberhaupt kein Blei. Aufgrund dieser Erkenntnisse kĂ€mpfte er zeit seines Lebens fĂŒr die Verringerung der Freisetzung von Blei in die Umwelt. Seine BemĂŒhungen fĂŒhrten schlieĂlich dazu, dass 1970 in den USA der Clean Air Act mit strengeren Abgasvorschriften in Kraft trat. 1986 wurde der Verkauf verbleiten Benzins in den Vereinigten Staaten, in der Bundesrepublik Deutschland durch das Benzinbleigesetz schrittweise ab 1988, in der EU ab 2001 völlig verboten. Daraufhin sank der Bleigehalt im Blut der Amerikaner fast sofort um 80 Prozent. Da Blei jedoch in der Umwelt praktisch ewig erhalten bleibt, hat dennoch heute jeder Mensch etwa 600-mal mehr von dem Metall im Blut als vor 1923. Pro Jahr wurden um das Jahr 2000 immer noch legal etwa 100.000 Tonnen in die AtmosphĂ€re freigesetzt. Die Hauptverursacher sind Bergbau, Metallindustrie und produzierendes Gewerbe.
https://de.wikipedia.org/wiki/Blei#cite_note-umweltdatenbank.de-21
BENZINBLEIGESETZ: BENZINBLEIGESETZ, abgerufen am 24. MĂ€rz 2018
Bill Bryson: Eine kurze Geschichte von fast allem. Goldmann Verlag, 2011, ISBN 978-3-641-07924-6, S. 219 (eingeschrÀnkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
Tetraethylblei stark lipophil und daher rasch ĂŒber die Haut aufgenommen.
RoHS-Richtlinien -> EinschrÀnkung Verwendung von Blei in Elektro- und ElektronikgerÀten
1989 bleihaltige Anstriche und Beschichtungen vollstÀndig verboten
2005 Einsatz von bleihaltiger Munition in einigen BundeslÀndern teilweise verboten
Seit 1973 fĂŒr Wasserrohre verboten; in Deutschland vorhandene Bleirohre mĂŒssen bis zum 12. Januar 2026 ausgetauscht werden, wobei die Frist in AusnahmefĂ€llen verlĂ€ngert werden kann. https://www.gesetze-im-internet.de/trinkwv_2023/__17.html
Seit 1. MĂ€rz 2018 ist das Verwenden (Lagern, Mischen, Gebrauchen zur Herstellung u. a.) und Inverkehrbringen von Blei â massiv (zum Beispiel als Barren oder Pellets) oder als Pulver â Ă€hnlich wie schon lĂ€nger bei vielen Bleiverbindungen in der EU von wenigen Ausnahmen abgesehen regelmĂ€Ăig verboten, wenn das zum Verkauf an die breite Ăffentlichkeit bestimmt ist und die Bleikonzentration darin 0,3 % oder mehr betrĂ€gt; im Ăbrigen muss der Lieferant gewĂ€hrleisten, dass das vor dem Inverkehrbringen als ânur fĂŒr gewerbliche Anwenderâ gekennzeichnet ist. -> REACH Verordnung -> Beim Recycling teilweise problematisch
Art. 67 Abs. 1 der Verordnung (EG) Nr. 1907/2006 (REACH) in Verbindung mit Anhang XVII Nr. 30 zu dieser sogenannten REACH-Verordnung und mit Anhang VI Teil 3 zur Verordnung (EG) Nr. 1272/2008 (CLP). Das Verbot erfolgte durch Aufnahme von Blei als Pulver (PartikelgröĂe unter 1 mm, Index-Nr. 082-13-00-1) oder massiv (Index-Nr. 082-14-00-7) in die Liste der fortpflanzungsgefĂ€hrdenden Stoffe (hier der Kategorie 1A) gemÀà Tabelle 3 zum zuvor genannten Anhang zur CLP-Verordnung und gemÀà Anlage 5 zum zuvor genannten Anhang zur REACH-Verordnung durch die Verordnung (EU) 2017/1510 der Kommission vom 30. August 2017 mit Wirkung ab 1. MĂ€rz 2018. Ein VerstoĂ gegen dieses Verbot des Inverkehrbringens zum Beispiel durch Verkauf von solchem Blei an âprivatâ zum BleigieĂen u. Ă€. ist daher in Deutschland nach § 5 Nr. 20 Chemikalien-Sanktionsverordnung in Verbindung mit § 27 Chemikaliengesetz eine Straftat (Stand Juli 2019).
Das entfernen von Blei aus allen Produkten und Prozessen wĂ€re sehr energieaufwendig, insb da Blei ja auch in Erzen vor kommt und aus diesen herausgelöst werden mĂŒsste. Auch aus bestehenden Produkten die Recycelt werden mĂŒsste es dann heraus gelöst werden, z.B. durch abdestillieren (was sehr Energie aufwendig wĂ€re und damit sehr CO2e intensiv.
Ein sinnvolles, umfassendes und sich an neue Gegebenheiten anpassendes regulieren und verbieten von Blei in bestimmten Anwendungen erscheint mir daher als zwar etwas komplexer und schwieriger zu ĂŒberwachen, aber auf der anderen Seite als weit aus realistischer und ökonomisch sinnvoller.
Bart Blanpain et al. 2019 Socrates Policy Brief
Pyrometallurgisch
sehr einfach und effizient
GroĂer Anteil des EOL Schrottes aus Autobatterien
idR 1.260 Grad C im Drehrohrofen -> Schlacke mit ihem Blei Anteil zusammen mit Bleimetall
Schlacke bei 1.000 Grad C im Blast furnance zusammen mit Koks -> 75-85% reines Blei und Schlacke mit niedrigem Bleianteil
Vergleich zur PrimÀrproduktion
| Energy requirement for primary production of lead | 1000TJ |
|---|---|
| Energy requirement for secondary production of lead | 12.9TJ |
| Carbon footprint for primary production of lead | 163kt CO2 |
| Carbon footprint for secondary production of lead | 1.5kt CO2 |
100,000 tonnes of lead
PrimÀr: Pro Tonne Blei -> 1,63 Tonnen CO2
SekundÀr: Pro Tonne Blei -> 0,015 Tonnen CO2
Daten nur in Àlterer Publikation enthalten
https://www.bir.org/component/flexicontent/download/173/174/36?method=view
https://www.bir.org/publications/facts-figures
Recycling in der EU mit EOL-RIR von 80% â Relativ gut
61% des gesamten raffinierten Bleis aus sekundÀr Produktion, 35% aus primÀr, und 4% unbekannt / nicht spezifiziert
https://rmis.jrc.ec.europa.eu/rmp/Lead
Insgesamt VerstÀndnis von Inflow, Outflow und InUse Stocks wichtig
Das was ich unter anderem als Forschung mache
Konkret unterscheidung in
Stock Balance Modelle (statisch) und Stock Flow Modelle (dynamisch)
Bei den dynamischen weitere Unterteilung in Inflow-driven und stock-driven Modelle
Erstere gehen zurĂŒck bis zur ersten Tonne produziertem Materials oder einem bekannten Stock und rechnen dann alle Inflows auf. Darauf basierend mit Lebenszeit annahmen dann simulation der outflows und des inuse stocks
â Kann gut fĂŒr vergangenheitswerte gemacht werden
Bei Stock-driven eher Fokus auf die Zukunft
â Annahmen treffen darĂŒber wie sich stocks in Zukunft verĂ€ndern, z.B. ĂŒber bevölkerungswachstum und SĂ€ttigungskurven Annahmen und Pro Kopf in use stock annahmen
â DarĂŒber dann ableiten der Inflows unter berĂŒcksichtigung des bestehenden in use stocks, outflow und der Lebenszeit verteilung.
FĂŒr Blei z.B.
Inflow â Wir wissen wie viel Blei aus der ĂkosphĂ€re durch Bergbau usw. entnommen wird und damit dann in die TechnosphĂ€re ĂŒberfĂŒhrt wird â Elementarer Inflow
Wir wissen begrenzt wie viel wir recyclen, vor allem durch Messungen wie viel Schrott wo wie verarbeitet wird, Stichproben und durch Annahmen.
Insbesondere aber auch durch Outflow Betrachtung, also wir wissen wie viel Abfall wo anfÀllt und wie viel davon weiter verwertet wird
Hier gibt es die sogenannten R-Imperative. Je nach ZĂ€hlung sind das 10 oder 11
Blei ist aber nicht nur selbst rezyklierbar, sondern spielt auch eine wichtige Rolle beim Recycling von anderen insbesondere technologie Metallen
of dissolving and carrying a multitude of technology elements.
Einige der etabliertesten Metalurgischen Prozesse basieren auf Blei als TrÀgermetal.
Grafik Metall Wheel gibt an welche Metalle als TrĂ€germetalle oder Carrier Metals fĂŒr die Prozessinfrastruktur wichtig sind
zum Beispiel weil sie sich im Carrier Metall auflösen lassen oder als Oxide / Sulphate oder Chloride im Staub oder in der Schlacke landen
Als letzte Stufe sind die aufgefĂŒhrt, die ein Downcycling durchlaufen, daher in weniger wertvollen Anwendungen landen wie beispielsweise Baumaterialien oder als FĂŒllstoffe, meistens dann auch als dissipative Verluste
Blei und Zink sind zusammen gefasst
Te, BiSn, Pt, Au, Sb werden als Elemente ĂŒber das TrĂ€germetall aufgelöst und können ĂŒber die flĂŒssige Phase im recycling oder in anderen metallurgischen Prozessen zurĂŒck gewonnen werden.
FĂŒr Sb / Antimon sekundĂ€r Produktion findet dies z.B. vor allem ĂŒber Blei SekundĂ€r Produktion statt. LagerstĂ€tten fĂŒr Antimon sind z.B. ganz oft auch mit Blei vermischt. Das gilt auch meist fĂŒr die anderen Rohstoffe.
As wird meist verloren bzw. ĂŒber Verbindungen gebunden
Ag, In, Ga werden teilweise aufgelöst, teilweise als Oxide, Sulphate usw. gebunden und können als Elemente darĂŒber zurĂŒck gewonnen werden Co, Cu, Ge, Cd, Ni werden ausschlieĂlich ĂŒber Oxide, Sulphate und Chloride als Staub oder Schlacke gebunden
Aluminiumoxide, Calciumoxide, magnesiumoxide, siliciumoxide und eisenoxide werden meist ĂŒber Dissipation verloren oder gedowncycelt.
Blei ist hier deshalb so wichtig, weil es einzigartige Eigenschaften (niedriger Schmelzpunkt Schmelzpunkt, mittleres Oxidationspotenzial, groĂer Unterschied in der Dichte zu anderen typischen Materialströmen), die es ermöglichen als effizienter flĂŒssiger TrĂ€ger fĂŒr bestimmte bestimmte Spurenelemente zu fungieren. Blei bildet eine BleitrĂ€gerphase / Lead carrier phase, in der diese Spurenelemente z.B. aus elektroabfall durch pyro- oder hydrometallurgische Prozesse zurĂŒck gewonnen werden können.
Pb-Zn-Cu-Ni-Sn bilden einen Komplex an Metallen, die fĂŒr die primĂ€re als auch sekundĂ€re Material Prozessierungs Infrastruktur wichtig sind
Ein anderes Carrier Metal das im Bereich WEEE recycling eingesetzt wird ist Kupfer. Wenn Blei zunehmend aus den Abfallströmen verschwindet dann gehen die Technologiemetalle zunehmend in die Kupferphase ĂŒber und beeinflussen damit zunehmend die Kupferströme und die QualitĂ€t von Kupfer.
Insgesamt oft ein Problem, dass Blei in diesen Metallen enthalten ist, daher mĂŒssten diese Materialien eig auch von âBleiâ gereinigt werden. Um so mehr recycling wir betreiben und wenn wir Stoffe nicht abtrennen können, dann reichern sich diese in dem Material an.
Das könnte kaskadenartige Effekte auf den Rest der Wertschöpfungskette haben und im extrem Fall zu weitereichenden Problemen fĂŒhren.
Auch wenn es viele Umweltprobleme bei Blei gibt wĂŒrde eine EinschrĂ€nkung in diesem Bereich auch einige dieser Prozesspfade unmöglich machen (ĂŒbrigens genau sowas möchte ich mir unter anderem in meiner Doktorarbeit anschauen, also welcher Einfluss wie z.B. Regulierung wo welchen Einfluss haben könnte).
Blei Metallurgie ist und bleibt insbesondere fĂŒr Deutschland und Europa wichtig.
Und wie wichtig das Bewahren und erhalten von Knowhow ist haben wir ja z.B. bei der AKW Debatte gesehen.
Bart Blanpain et al. 2019 Socrates Policy Brief
Bismuth als Ersatz fĂŒr Blei in blei-freien Bronzen, Lötmittel usw. Bismuth ist in der Produktion aber meist ein Koppelprodukt von Blei.
Kunststoffe in Kabelummantelungen und Dosen
Zinn in Lötmitteln fĂŒr Trinkwassersysteme
Flachbildschirme die keine Bleiabschirmung benötigen
Stahl und Zink gÀngige Ersatzstoffe in Radgewichten.
Lithium-Ionen-, Nickel-Cadmium- und Nickel-Metallhydrid-Batterien in bestimmten Anwendungen gÀngige Alternativen zu Blei-SÀure-Batterien.
USGS MCS 2023