Nicht alles was glänze sei Gold, besagt eine alte Weisheit. Glücklicherweise reüssiert das teure Edelmetall in Zeiten der Null-Zins-Politik mehr als Anlageobjekt denn als Rohstoff für die Autoindustrie. Für OEMs und Zulieferer gilt es freilich eher andere seltene Metalle wie Platin - etwa für den Abgasstrang - und das weite Feld seltener Erden für die Elektromobilität mit zunehmendem Bedacht zu jonglieren. Auch die Reifenproduktion muss neue Wege zur Nachhaltigkeit finden. „Im Lebenszyklus eines Autos fällt ein Großteil der Emissionen in der Nutzungsphase an. Doch mit dem steigenden Anteil an elektrifizierten Autos verschiebt sich das zunehmend in die Herstellungsphase“, sagt Peter Kössler, Vorstand für Produktion und Logistik bei Audi.
Zum guten Ton zählt bei namhaften OEMs und Zulieferern die Veröffentlichung von Nachhaltigkeitsberichten. Wer mit welchen Aktivitäten die CO2-Neutralität bei Produkten und Produktion anstrebt und vor allem mit welchen Mitteln, liest sich in den regelmäßig wiederkehrenden Publikationen fast schon wie ein sportlicher Wettbewerb. Das Ziel „Zero Emission“ steht dabei häufig mit einer in nicht allzu fernen Zukunft liegenden Jahreszahl im Zusammenhang. Audi etwa will bis 2050 die bilanzielle CO2-Neutralität erreichen und bündelt die Aktivitäten zur Reduzierung des ökologischen Fußabdrucks in Produktion und Logistik in einem passenderweise „Mission:Zero“ genannten Umweltprogramm. Wie auch beim Wettbewerb zählen hierzu vor allem Engagements zur Neutralisierung des Stromabdrucks für energetisch anspruchsvolle Prozesse in den Fabriken.
Aluminium und Mischkunststoffe im Closed Loop
Kein Automobil entsteht freilich ohne zahlreiche Rohstoffe, deren Gewinnungsprozess sowie deren Verarbeitung beim Supplier oder in den eigenen Fabriken. Im Rahmen eines CO2-Programms haben der OEM Audi und dessen Zulieferer kürzlich CO2-Reduktionspotenziale in der Lieferkette identifiziert und Maßnahmen zur Umsetzung beschlossen. Im Fokus stehen dabei die in der (Primär-)Herstellung besonders energieintensiven Werkstoffe Aluminium, Stahl sowie die Bestandteile von Batterien. Für Audi wie für alle anderen OEMs vergrößert sich im Rahmen des Wandels hin zur E-Mobilität der Anteil an CO2-Emissionen, die auf die Lieferkette entfallen. Denn gerade die Herstellung der Batterien ist ja bekanntermaßen ein CO2-intensiver Produktionsprozess. Perspektivisch entstehen beim Ingolstädter Hersteller bis 2025 fast ein Viertel aller CO2-Emissionen, basierend auf dem prognostizierten Flottendurchschnitt. Chancen sieht man bei Audi vor allem in geschlossenen Materialkreisläufen, einer sukzessiven Erhöhung des Einsatzes von Sekundärmaterial, in der Verwendung von Materialien aus Recyclingprozessen, in Kunststoffbauteilen sowie der Nutzung von Grünstrom.
Diese Maßnahmen sollen bereits bis 2025 vollständig umgesetzt sein. Pro Fahrzeug sollen sie ein Reduktionspotenzial von durchschnittlich 1,2 Tonnen Kohlenstoffdioxid bringen, heißt es bei Audi. Da beim OEM mit den vier Ringen Aluminium insbesondere seit den 90er-Jahren eine große Rolle spielt, wurde in den Presswerken ein sogenannter „Aluminium Closed Loop“ eingeführt. Dieser steht für den Einsatz sekundären Aluminiums, was im Vergleich zu Primär-Aluminium Audi zufolge beachtliche 95 Prozent Energie spart. Ebenfalls im Blick habe man gemischte Kunststoffe. Zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) arbeitet der OEM auch an einer Methode für chemisches Recycling, bei der am Ende sogenanntes Pyrolyseöl als Endprodukt entsteht. Dieses lässt sich wieder zur Fertigung von Kunststoffen im Automobil verwenden – perspektivisch sei dies eine umweltgerechtere Alternative zu mechanischem Recycling, hört man aus Ingolstadt.
Mit der Kraft der Sonne zu nachhaltigem Leichtmetall
Auch Wettbewerber BMW meldete kürzlich, seinen Fußabdruck beim Thema Aluminium erheblich verbessern zu wollen. Ab sofort beziehe man Aluminium, für dessen Herstellung Strom aus Sonnenenergie zum Einsatz komme, teilt das Unternehmen mit. Dies sei ein wichtiger Meilenstein auf dem Weg, die CO2-Emissionen im Lieferantennetzwerk bis 2030 um 20 Prozent zu senken, hört man aus der Zentrale in München. Das mit Solarenergie hergestellte Aluminium wird in der Leichtmetallgießerei des BMW-Werks Landshut zu Karosserie- und Antriebskomponenten weiterverarbeitet, wie sie auch für Elektroantriebe benötigt werden. Zum Produktionsumfang im niederbayerischen Werk zählen neben den Motorkomponenten Zylinderköpfe und Kurbelgehäuse auch Komponenten für elektrische Antriebe oder großflächige Strukturbauteile für die Fahrzeugkarosserie. Mit 43.000 Tonnen im Wert eines dreistelligen Millionen-Euro-Betrags deckt der Bezug des Solar-Aluminiums BMW zufolge nahezu die Hälfte des jährlichen Bedarfs der Leichtmetallgießerei in Landshut ab.
Alleine mit Blick auf Aluminium und Batteriezellen würden die CO2-Emissionen je Fahrzeug in der Lieferkette bis 2030 um mehr als ein Drittel steigen, teilt BMW vor dem Hintergrund der zunehmenden Nachfrage nach E-Mobilen mit. Diesen Trend wolle man nicht nur stoppen, sondern sogar umkehren. Ein Schritt ist der Bezug von mit Grünstrom produziertem Leichtmetall. Mit Emirates Global Aluminium (EGA) setze man nun als erstes Unternehmen der Welt auch Solarstrom für die kommerzielle Produktion von Aluminium ein, teilt der Autokonzern mit. Den Strom für die Produktion des für die BMW Group bestimmten Aluminiums bezieht EGA aus dem Mohammed Bin Rashid Al Maktoum-Solarpark in der Wüste außerhalb von Dubai.
Kobalt- und Lithium-Bezug unterliegen ständigem Monitoring
Beim Blick auf die eigene Lieferkette rückt auch beim Münchner Premium-OEM sofort das Thema Elektromobilität in den Fokus. Bis 2030 will die BMW Group mehr als sieben Millionen elektrifizierte Fahrzeuge auf die Straßen bringen, davon zwei Drittel vollelektrisch. Die Herausforderung liegt mit Blick auf diese Zahlen besonders auf der Transparenz im Einkauf. Der BMW-Vorstand für Einkauf- und Lieferantennetzwerk, Andreas Wendt, setzt insbesondere bei der Transformation im Antrieb auf ein hohes Maß an Flexibilität in der Lieferkette. Alleine für die Batteriezellen der aktuell fünften Generation setzt der OEM auf vier Lieferanten, um sich von einzelnen Anbietern unabhängig zu machen. Bei den Batteriezellen der fünften Generation habe man mit den Lieferanten eine 20-prozentige Flexibilität bei den abzunehmenden Stückzahlen in beide Richtungen vereinbart, „nach oben und nach unten“, so Wendt. Die Generation fünf der Batteriezellen weist BMW zufolge zudem einen nicht zu unterschätzenden technologischen Fortschritt auf: Man habe den Anteil von Kobalt im Kathodenmaterial auf unter zehn Prozent gedrückt und im Gegenzug den Anteil sogenannten Sekundär-Nickels auf bis zu 50 Prozent angehoben.
Fünfstufiges Rating für nachhaltigen Lithium-Abbau
Das zweite kritische Material in der Elektromobilität ist Lithium. Besonders dieser Rohstoff, wie natürlich auch Kobalt, unterliegen BMW zufolge einem strengen Monitoring, das jährlich vom Einkauf an tausenden Standorten durchgeführt werde. Zusätzlich habe man Maßnahmen ergriffen, um sicherzustellen, dass die Kobaltgewinnung und dessen Verarbeitung im Einklang mit den Nachhaltigkeitsstandards erfolge und es keine Probleme mit den Arbeitsbedingungen, etwa der Kinderarbeit, gebe, teilt BMW mit. Das Unternehmen kauft Kobalt und Lithium daher direkt bei den Minen ein und stellt es den Batteriezelllieferanten zur Verfügung.
Lithium ist das leichteste Metall der Erde und der zentrale Rohstoff für die Herstellung von Lithium-Ionen-Batterien, wie sie derzeit „State of the Art“ im Antrieb sind. Zwei Drittel der weltweiten Lithiumreserven liegen Experten zufolge in Lateinamerika. Mit Blick auf den wasserintensiven Abbau des Materials hat die BMW Group amerikanische Universitäten beauftragt, den Wasserverbrauch bei der Gewinnung von Lithium wissenschaftlich zu untersuchen. Ziel der Studie der University of Alaska-Anchorage und der University of Massachusetts-Amherst soll sein, den Einfluss des Lithium-Abbaus auf die lokalen Wasserhaushalte in Lateinamerika zu untersuchen.
An der Studie beteiligt sich auch der Chemieriese BASF. Die Wissenschaftler haben dabei die Entwicklung eines „optimalen Bewertungssystems für Lithiumprojekte im globalen Vergleich“ vor Augen, schildert Professor LeeAnn Munk, University of Alaska-Anchorage, Department of Geological Sciences. Das Projekt stelle einen entscheidenden nächsten Schritt dar, um das Verständnis der hydrologischen Funktionsweise von Lithium-Sole-Süßwasser-Aquifersystemen zu verbessern und die Unsicherheit hinsichtlich ihrer Umweltauswirkungen zu verringern, ergänzt David F. Boutt, University of Massachusetts-Amherst, Department of Geosciences in the School of Earth and Sustainability. Die finalen Ergebnisse der Studie sollen in der ersten Jahreshälfte 2022 vorliegen und unter anderem ein fünfstufiges Rating enthalten.
180 Grad heißes Tiefenwasser als Beschleuniger für Akkus
Lithium gelangt derzeit vollständig über Importe nach Deutschland. Um den ständig wachsenden Bedarf künftig decken zu können, wird die Möglichkeit zur Gewinnung des Materials aus Anlagen der Tiefengeothermie bereits in ersten Pilotprojekten untersucht. Eines davon ist im Oberrheingraben angesiedelt. Geothermieanlagen zeigen zum Teil beachtliche Gehalte an Lithium im Tiefenwasser, weiß man am Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Es stelle sich die Frage, wie man es aus heißen Tiefenwässern in Deutschland extrahieren kann, sagen die Wissenschaftler. Im Verbundprojekt UnLimited richten dazu der Kooperationsführer Energie Baden-Württemberg EnBW und das KIT mit den Partnern Bestec, Hydrosion sowie die Universität Göttingen eine Pilotanlage im Geothermiekraftwerk in Bruchsal ein. Gefördert wird das Projekt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie.
Das im baden-württembergischen Bruchsal erbohrte Wasser ist mit rund 150 mg Lithium pro Liter Wasser relativ reich an Lithium, erläutert Professor Jochen Kolb vom KIT. Dieses werde zwar nicht die bundesweit benötigte Menge liefern, doch die heimische Produktion eröffne Alternativen für Lieferketten und reduzierte Umwelteinwirkung. In der Geothermieanlage Bruchsal, die EnBW gemeinsam mit den Stadtwerken Bruchsal bereits seit 2010 betreibt, wird Tiefenwasser für Wärme und Strom gefördert und nach der thermischen Nutzung wieder in das Reservoir zurückgeführt. Mit dem Wasserdurchsatz werden dabei überschlägig rund 800 Tonnen Lithiumchlorid pro Betriebsjahr ungenutzt gefördert und zurückgeführt.
Im Rahmen eines Projekts entwickelte die EnBW gemeinsam mit dem KIT nun ein Verfahren, mit dem sich im Labormaßstab das im Tiefenwasser gelöste Lithium nachhaltig gewinnen lassen könnte. Auch hier kommt der eingangs mit Blick auf Aluminium genannte Closed-Loop-Gedanke zum Tragen: „Unsere Bruchsaler Anlage arbeitet in einem geschlossenen Kreislauf. Das bedeutet, dass weder Gase noch Flüssigkeiten an die Umwelt abgegeben werden. Und nun wollen wir zeigen, dass wir auch im industriellen Maßstab eine nachhaltige und umweltverträgliche Produktion umsetzen können“, sagt Thomas Kölbel, Konzernexperte Geothermie bei der EnBW. Ziel ist es, am Ende des Verbundprojekts im Pilotmaßstab Lithium aus Geothermalwasser bei gleichzeitigem Anlagenbetrieb zu gewinnen. In Bruchsal könnte sich den Experten zufolge in jährlich rund 8.000 Betriebsstunden Lithium für etwa 20.000 Batterien gewinnen lassen.
Reichlich Potenzial steckt im klassischen Verschleißteil Reifen
Wie bei Audi liegt auch bei der Michelin-Gruppe das gewünschte Zieldatum auf dem Weg zur vollständigen Nachhaltigkeit im Jahr 2050. So hat sich die Gruppe verpflichtet, ihre Reifensparte bis dahin zu 100 Prozent nachhaltig zu gestalten. Inspiriert sei man dabei von dem 2017 vorgestellten luftlosen „Vision“-Konzeptreifen. 2020 wurden 28 Prozent der Bestandteile, die von Michelin für die Reifenproduktion eingesetzt wurden, aus natürlichen, recycelten oder anderen nachhaltigen Rohstoffen gewonnen. Hauptbestandteil der - im Übrigen aus mehr als 200 Komponenten bestehenden - Pneus ist Naturkautschuk. Dieser wird durch Komponenten aus synthetischem Kautschuk, Metall, Fasern und Füllstoffen ergänzt, zu denen Ruß, Kieselerde und Weichmacher zählen. Mit ihnen wird die Struktur des Reifens zusätzlich verstärkt.
Bei Michelin setzt man für neue Entwicklungen in puncto Nachhaltigkeit auf Partnerschaften. Dabei entwickelte Technologien sollen weit über die Welt der Reifen hinausreichen und sollen auch in anderen Industrien eingesetzt werden können, heißt es beim Reifenhersteller. So sei es mithilfe der Kooperationen unter anderem möglich, Polystyrol zu recyceln und Ruß oder Pyrolyseöl aus Altreifen zu gewinnen, teilt Michelin mit. Die Unternehmen Axens und IFP Energies Nouvelles verantworten das sogenannte „BioButterfly“-Projekt. Zusammen mit Michelin arbeiten sie seit 2019 an der Herstellung von Butadien auf Biobasis. Die Biomasse aus Holz, Reishülsen, Blättern, Maisstängeln und anderen Pflanzenabfällen soll das Butadien auf Erdölbasis ersetzen. Hierdurch könnten Michelin zufolge jährlich 4,2 Millionen Tonnen Holzspäne für die Produktion von Reifen verarbeitet werden.
Vier Milliarden Plastikflaschen jährlich für Michelin-Pneus
In einer Partnerschaft mit dem kanadischen Unternehmen Pyrowave wird recyceltes Styrol aus Kunststoffen hergestellt, die in Verpackungen wie Joghurtbechern oder in Isolierplatten vorkommen. Styrol ist ein wichtiges Monomer, das nicht nur zur Herstellung von Polystyrol, sondern auch für synthetischen Kautschuk für Reifen und eine Vielzahl anderer Konsumgüter verwendet wird. Ein Verfahren des französischen Startups Carbios nutzt Enzyme, um PET-Kunststoffabfälle in ihre ursprünglichen Monomere zu spalten. Etwa vier Milliarden Plastikflaschen könnten so jedes Jahr potenziell zu Michelin-Pneus recycelt werden. Der französische Reifenhersteller kündigt im Februar auch den Bau des weltweit ersten Reifenrecyclingwerks mit dem schwedischen Unternehmen Enviro an. Enviro hat eine patentierte Technologie entwickelt, um Ruß, Pyrolyseöl, Stahl, Gas und andere hochwertige Materialien aus Altreifen zu gewinnen.
Der Reifenhersteller Nokian Tyres will bis zum Jahr 2025 einen Konzeptreifen entwickeln, der ausschließlich aus erneuerbaren und recycelten Materialien besteht. Das Unternehmen weist mit Blick auf seine Produkte darauf hin, dass man bereits heute etwa biobasierte Materialien wie Rapsöl bei der Reifenherstellung einsetze. Man forsche aktiv an der Entwicklung neuer umweltfreundlicher Rohstoffe sowie an der Verwendung recycelter Materialien. 2025 sollen dem Unternehmen zufolge die Bemühungen auf einen biomaterial-basierten Pneu einzahlen, zu dem der Hersteller bislang aber noch keine Details verraten will.
Fest steht: Biomaterialien und Materialien aus sekundären Prozessen sind die kommenden Hype-Themen der nächsten Jahre. Im Bemühen um nachhaltige Prozesse und dem Vermeiden teurer Rohstoffe könnten sie sich zum Gold in der Autobranche entwickeln.
