Was von Aluminium in der Zukunft zu erwarten ist
Unsere Zukunft ist in vielen Lebensbereichen ohne Aluminium gar nicht vorzustellen: Das beständige, feste, leichte und praktisch unendlich zu recycelnde Leichtmetall ist unerlässlich für die E-Mobilität sowie für die Erzeugung erneuerbarer Energie und deren Verbreitung. Aluminium senkt als Werkstoff das Gewicht von Fahrzeugen und führt damit direkt zu Einsparungen von Treibstoff, oder es erhöht die Reichweite von Akkus. Für Windräder und Solarpaneele ist Aluminium als leichtes und festes Baumaterial notwendig. Gut leitende Überland-Stromleitungen aus Aluminium sorgen schließlich dafür, dass der aus erneuerbaren Energien gewonnene Strom im ganzen Land verteilt werden kann. In vielen Bereichen stehen künftig weitere Innovationen an.
Blick auf Strom und Emissionen
Um neues, sogenanntes Primäraluminium mittels Elektrolyse herzustellen, ist viel Strom nötig. Da dieser noch nicht in ausreichendem Maß aus erneuerbaren Energien gewonnen wird, liegt hier die Hauptursache für die CO2-Emissionen bei der Alu-Produktion. Die Hersteller setzen aber bereits auf neuartige Prozesse, um die stromintensive Produktion nachhaltiger zu gestalten:
- Im Produktionsprozess kann heutzutage flexibler auf eine schwankende Stromzufuhr aus erneuerbaren Energiequellen reagiert werden. Wenn beispielsweise das Stromangebot knapp ist, kann die Produktion heruntergefahren werden. Mit diesem früher technisch nicht möglichen Lastenmanagement wird das Stromnetz stabilisiert. Außerdem können Angebotsspitzen erneuerbarer Energie genutzt werden, um den CO2-Ausstoß zu verringern.
- Die Stromschienen für die Versorgung der Elektrolyseöfen können mit neuen Techniken so modernisiert werden, dass weniger Spannung verloren geht, was wiederum Strom und damit Emissionen spart.
- Während des Elektrolyseprozesses wird an den dafür benötigten Kohlenstoffanoden Kohlenstoffdioxid (CO2) freigesetzt. Das macht zwar nur einen sehr kleinen Teil der CO2-Emissionen aus, die Hersteller erproben aber die Produktion mit sogenannten inerten Anoden, also nicht verbrauchbaren Anoden, die aus anderem Material bestehen und kein CO2 freisetzen.
Mit Wasserstoff und Laser gegen CO2
Das Recycling von Aluminium ist die CO2-Bremse schlechthin: Denn beim Wiederverwerten werden im Vergleich zur Neuproduktion 95 Prozent weniger Energie benötigt. Auch in den Recycling-Verfahren wird nach Einsparmöglichkeiten gesucht:
- Schmelzöfen, die Wasserstoff statt Erdgas verwenden, können in dem Prozess den CO2-Ausstoß nochmal senken. Die Emissions-Einsparung kann bis zu 90 Prozent betragen. Es wird dazu aber grüner Wasserstoff benötigt, für den es in Deutschland allerdings absehbar noch kein verlässliches und weitreichendes Versorgungsnetz gibt.
- Die bereits heute genutzten Verfahren, um beim Aluminium-Recycling Sortenreinheit zu erzielen, sind schon sehr beeindruckend und weitreichend. So können beispielsweise aus Alu-Schrott, der mit einem Laser bestrahlt wird, unterschiedliche Aluminium-Arten und Legierungen erkannt und danach sortiert werden. Die Hitze des Lasers erzeugt dabei eine Plasmawolke, die von Sensoren analysiert wird. Durch KI-Unterstützung und Digitalisierung sind in den Detektierungsverfahren noch höhere Grade zu erreichen.
Das Potential noch weiter ausreizen
Aluminium ist mit seinen vielfältigen Eigenschaften schon heute unverzichtbar im alltäglichen Leben. Der technologische Fortschritt ist bei Aluminium längst noch nicht am Ende:
- Die Herstellung von Aluminiumprofilen und -legierungen entwickelt sich stetig weiter: Profile werden durch Innovationen immer fester und leichter, wodurch die Energieeffizienz steigt, da z.B. leichtere Verpackungen mit weniger Energieaufwand transportiert werden können, was weniger CO2-Ausstoß bedeutet. Neue Legierungen mit einem höheren Anteil an Recycling-Aluminium, an denen die Hersteller arbeiten, verbessern ebenso die CO2-Bilanz.
- Der Bereich des 3D-Druckens steht erst am Anfang: Das „Liquid Metal Printing“ (LMP) bietet auch für Aluminium als Werkstoff Neuerungen von Elektrogeräten bis hin zu medizinischen Produkten (z.B. Implantaten). Das 3D-Drucken verbessert nochmal die Materialeigenschaften des Leichtmetalls, die präzise und zielgenaue Herstellung schont Ressourcen.
- Langfristig können Aluminium-Ionen-Batterien eine neue Möglichkeit zur Speicherung von Strom (aus erneuerbaren Quellen) sein, die dann auch ohne kritische Rohstoffe wie Lithium, Nickel, Kobalt oder Blei auskommen. Allerdings sind diese Vorhaben noch im frühen Forschungsstadium.
