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Kupfer - Ökobilanz

Metallbaustoffe

Gewinnung aus kupferhaltigen Erzen; Hauptabbauländer sind Chile, USA, Indonesien, Australien, Kanada; nach Abbau meist an Ort und Stelle Verarbeitung zu Kupferkonzentrat (ca. 25-35% Kupferanteil); danach Transport in die Verbraucherländer und Verarbeitung zu Halbzeug; Kupferverbrauch in Deutschland: ca. 39% für Draht (→ Elektrokabel), ca. 12% für Bleche, ca. 8% für Rohre, ca. 5% für Stangen, Profile; ca. 35% für Legierungen (mit Zink zu Messing und Zinn zu Bronze)

Herstellung

Energieverbrauch (Graue Energie)
Kupferblech (40% Recyclat)
113 MJ/kg
Titanzinkblech
92 MJ/kg
Aluminiumblech (0% Recyclat)
210 MJ/kg
Schadstoffe
- hauptsächlich Emissionen aus Verbrennungsgasen; hohes Abfallaufkommen
Bestandteile
- Kupfer mit einem Reinheitsgrad ≥ 99,9 % und 0,015-0,040 % Phosphor
Verfügbarkeit der Rohstoffe
- Rohstoffvorräte (1999) ca. 340 Mio. t Cu, Weltproduktion ca. 12,6 Mio. t Cu
(ca. 50% Anteil von Sekundärkupfer ist zu berücksichtigen)

Nutzung

Entsorgung
- Richtwert für Kupfer im Trinkwasser: 3 mg/l (evtl. Grenzwertüberschreitung bei saurem weichen Trinkwasser im Bereich <6,2 pH und langer Verweildauer in Kupferleitungen; evtl. problematisch für Säuglinge sowie Personen, die an der Wilson-Krankheit leiden)
Schadstoffe bei der Verarbeitung am Bau
- evtl. bei Verwendung von Weichlötflussmittel
MAK-Wert: 1 mg Kupfer (Staub)/m³ Luft; 0,1 mg/m³ (für Kupfer-Rauch); MAK-Wert Ammoniak wasserfrei: 35 mg/m³; MAK-Wert Chlorwasserstoff wasserfrei: 7 mg/m³

Rückbau

Entsorgung
- Metallschrott (vgl. →Edelstahlblech, →Zinkblech, →Aluminium)
Verwertung
- aus Kupferschrott entsteht durch Umschmelzen hochwertiges Sekundärkupfer
Rückbauaufwand
- meist gering

Zusammenfassung

Kupfererz wird in Deutschland ausschließlich importiert und nur an wenigen Standorten weiter verarbeitet. Der Anteil an Sekundärkupfer beträgt derzeit ca. 50 %, bis zum Jahr 2020 ist mit einem Anstieg auf 70 % zu rechnen. Als Quellen aus dem Bausektor fallen dabei vor allem erneuerte Installationen und Dachdichtungen an. Der jährliche Kupferverbrauch des deutschen Bauwesens lag 1999 bei etwa 700000 t.
Nachhaltigkeit:
Derzeit werden die weltweiten Reserven an Kupfer auf ca. 340 Mio. t geschätzt. Bei einer jährlichen Weltproduktion von 12,6 Mio. t Kupfer (1999) ist auch längerfristig nicht mit einer Verknappung des Rohstoffes zu rechnen, zumal laufend neue Vorkommen entdeckt werden und der Anteil an Sekundärkupfer steigt. Kupfer wird sowohl im Tagebau als auch im Untertagebau gefördert. Der größte Teil der Weltkupfererzeugung stammt aus sulfidischen Erzen, die im Mittel einen Kupfergehalt von 0,4 bis 1 % aufweisen. Pro Tonne Kupfer werden durchschnittlich 145 t Erze gefördert. Aus den Folgeprozessen entstehen hohe Abfallmengen, die umweltverträglich entsorgt werden müssen.
Die Aufbereitung der Erze erfolgt noch im Rohstoffland durch Trennen von taubem Gestein nach Feinmahlung und Schwimmverfahren (Flotation). Es entstehen Konzentrate mit 25-35 % Cu, die dann in den Verbraucherländern zu Kupfer verhüttet werden. Dies geschieht zunächst durch Rösten in Flammöfen als Anreicherung zu Rohstein (Kupferstein) mit 30 bis 50 % Cu. Im Reduktionsverfahren entsteht dann Rohkupfer mit 97-99 % Cu, restliche Verunreinigungen im Kupfer werden durch Raffination entfernt.
Für Primärkupfer beträgt der Energieaufwand gesamt ca. 113 MJ/kg, davon entfallen ca. 72 MJ auf Erzabbau und Aufbereitung. Zusätzlich sind ca. 15 MJ für das Umformen zu Blechen, Profilen, Rohren und Draht zu berechnen. Für Sekundärkupfer beträgt der Energieaufwand infolge Wegfalls von Abbau und Aufbereitung, jedoch unter Berücksichtigung des Sammel- und Sortieraufwands ca. 15 MJ/kg (Energieeinsparung ca. 85 %). Dabei kommen rund 40 % des eingesetzten Materials aus den Recyclingbetrieben.
Das Recycling von Kupfer ist in Deutschland gut organisiert, zusätzlich fördert der relativ hohe Preis für Kupferschrott die Sammeldisziplin. Sekundärkupfer ist ein hochwertiges Metall, dessen Qualität nach Aufbereitung durch elektrolytische Raffination auch bei mehrmaliger Wiederverwendung erhalten bleibt. Dies bedeutet einen großen Vorteil gegenüber Stahl und →Aluminium, deren Legierungsbestandteile nur schwer entfernbar sind.
Fazit:
Wie bei vergleichbaren Metallbaustoffen ist die Herstellung von Kupfer mit einem hohen Primärenergieaufwand verbunden. Besonders kennzeichnend für die Kupferproduktion ist die hohe Materialintensität, die sich bereits auf die Produktionsvorstufe mit bedeutenden, z.T. giftigen Reststoffen aus Abraum und Abfällen auswirkt (Tab. 1). Im Gebrauch gilt Kupfer als sehr langlebiger Werkstoff. Besonders hervorzuheben ist die gute Recyclierbarkeit, aus Kupferschrott lässt sich durch Umschmelzen ohne Qulitätseinbußen hochwertiges Sekundärkupfer herstellen. Der Recyclatanteil im Kupfer beträgt heute bereits rund 50 %, aufgrund der hohen Sammeldisziplin ist ein weiteres Ansteigen der Recyclingquote zu erwarten.
Gelöstes Kupfer wirkt bei Eintrag in die Umwelt als toxisches Schwermetall. Aus Kupferdächern und -fassaden kann durch Korrosion ein hohes Belastungspotential in die Umwelt gelangen (vgl. →Kupferblech). Aus Kupferrohren entnommenes Trinkwasser kann evtl. zu gesundheitlichen Beeinträchtigungen führen.

Quellen

- J. Krüger et al., Institut für Metallhüttenwesen und Elektrometallurgie der RWTH Aachen: Sachbilanz einer Ökobilanz der Kupfererzeugung und –verarbeitung, in Metall Nr. 4/5/6, 1995
- Koordination der Bau- und Liegenschaftsorgane des Bundes: Metalle für Dächer und Fassaden, Bern 2001

Die vorliegenden Datenblätter wurden mit freundlicher Genehmigung des Blok Verlag dem Buch "Nachhaltiges Bauen in der Praxis" entnommen.

Verfasser der Baustoff-Datenblätter:
Bernhard Kolb, seit über 30 Jahren tätig im Bereich energieeffizientes und nachhaltiges Bauen. Zahlreiche Veröffentlichungen zum Thema.

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