Kupfer - Information zur Nachhaltigkeit

Informationen zur NachhaltigkeitKupfer

Juli 2020

Kupfer – Informationen zur Nachhaltigkeit

AUF EINEN BLICK

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• DerrelativgeringeKupfergehaltimErzbedingt,dassbeträchtlicheMengenbergbaulicherReststoffebeider Gewinnung von einer Tonne Kupfer anfallen.

• Die Bildung saurer Grubenwässer ist im Kupferbergbau ein verbreitetes Phänomen, das unter anderem durchdiegeochemischenEigenschaftenderbergbaulichenReststoffebeeinflusstwird.

• Der hohe Wasserbedarf, v. a. im Bergbau und in der Aufbereitung, von bis zu 350 m3 pro Tonne Kupfer und diemöglicheBeeinträchtigungderWasserqualitätkönnen,wieetwainPeru,zulokalenKonfliktenführen.

• ModerneAbscheideeinrichtungen inKupferhütten helfen denAustrag vonmetallreichenStäube zumi-nimierenundüber99%derSchwefeldioxidemissionenaufzufangen,welchedannzurHerstellungvonSchwefelsäuregenutztwerden.

• EingroßerTeilderWertschöpfungbeiderErzeugungeinerTonneKupferfindetamBergbaustandortstatt.Dies istbesonders fürKupferproduzierendeEntwicklungsländerwiezumBeispieldieDemokratischenRepublik Kongo bedeutend.

• ImRahmender2019gegründetenCopperMarkInitiativeverpflichtensichUnternehmenderKupferindustriezuverantwortungsvollerProduktionnachdefiniertenNachhaltigkeitsstandardssowiederenÜberprüfung.

Abb. 1: Massenströme in Verbindung mit der Primärproduktion von einer Tonne Kupfer. Quellen: Siehe Kapitel 4 und 5.

Anmerkung: Die angegebenen Verbräuche und Emissionen sowie die Anteile der unterschiedlichen Prozessschritte an diesen basieren auf be-rechneten und zum Teil gemessenen globalen Daten sowie Daten der chilenischen Kupferindustrie. Sie dienen einer Illustration der Größenordnung involvierter Massenströme und sollen nicht als exakte Daten interpretiert werden. Die tatsächlichen Werte und Verhältnisse variieren je nach Bergbau-standort stark, z. B. wird der CO2-Ausstoß und der Anteil der unterschiedlichen Prozessschritte daran signifikant durch die den Energiemix beeinflusst.

Abwässer

Luft-emissionen

2,6 t CO22 kg SO2

Reststoffe570 t

3,3 tKonzentrat

Ver

hüttu

ng/Raffination

1 tKupfer

Aufbereitung

70 % Recycling

142 tErz

Bergbau

3,3 m2 Fläche

74 m3 Wasser

22 GJ Energie

INHALT 1. RelevanzvonKupfer S.3 2. VonderLagerstättezumMetall S.3 3. Recycling S.7 4. NachhaltigkeitsaspektedesBergbaus S.8 5. NachhaltigkeitsaspektederWeiterverarbeitung S.14


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AUF EINEN BLICK1 RELEVANZVONKUPFER

Kupfer ist nach Eisen und Aluminium der mengenmäßig meistgefördertemetallischeRohstoff.Weltweitentfal-lenderzeitknapp70%desBedarfsanRaffinadekupferaufAsien,15%aufEuropaund10%aufNordamerika[1]. Man unterscheidet generell zwischen Primärkup-fer,dasinmineralischerFormimBergbaugewonnenund anschließend aufbereitet wird (Kapitel 2), und se-kundärem Kupfer, das durch Recycling gewonnen wird (Kapitel 3). Die deutschen Kupferimporte in Konzent-ratensowie inRoh-undraffinierterForm lagen2018in der Größenordnung von 1,1 Mio. t, womit Deutsch-land unter den Top 10 der Importeure weltweit liegt. DerVerbrauchanprimäremRaffinadekupferimselbenZeitraumlagbeietwa1,2Mio.t[2].

Aufgrundseinerexzellentenelektrischenund thermi-schenLeitfähigkeitistKupferunverzichtbarimBereichder Energieinfrastruktur, im Personen- und Güterver-kehr sowie in der klassischen Elektroindustrie. Im alltäg-lichenLebenfindetsichKupferpraktischüberallwieder,so etwa bei der Erzeugung elektrischer Energie und de-renÜbertragungvomKraftwerkzumEndverbraucher,in der Elektroinstallation von Gebäuden, in Elektroge-räten und in der Bordelektronik vonAutos und Flug-zeugensowiealsOberleitungimSchienenverkehr.Diehohe thermischeLeitfähigkeiterlaubtzudemdenEin-satz von Kupfer als Wärmetauscher und trägt z. B. bei Stromkabeln zurWärmeableitungbei,wodurchderenStrombelastbarkeiterhöhtundderMaterialaufwandbeigleicherLeistungverringertwird.Entsprechendwerdenetwa57%desgesamtenKupfervolumensinDeutsch-land in der Kabel- und Elektroindustrie verwendet. Da-neben sind die Baubranche sowie der Automobil- und Maschinenbau weitere wichtige Verbraucher [2].

Die tragende Rolle von Kupfer in unserer Gesellschaft wird aufgrund seiner immensen Bedeutung für unseralltägliches Leben auch in Zukunft bestehen bleiben.Globale Megatrends wie eine wachsende Weltbevölke-rung, ein global steigender Wohlstand sowie Anstren-gungenzurDekarbonisierungderGesellschaft führenzueinemweiterhinsteigendenKupferbedarf[1].SoistderAusbauerneuerbarerEnergienundderenNutzunginalternativenAntriebstechnologienaufdieVerfügbar-keitvonKupferfürelektrischeLeitungenangewiesen.

Beispielsweise benötigt eine 5-MW-Off-shore-Wind-kraftanlagesamtInfrastrukturbiszu30tKupfer[3].Un-ter Annahme von 3.066 Wind-Volllaststunden pro Jahr (Auslastung von 35%) und eines mittleren CO2-Aus-stoßesvon474gCO2/kWhdurchdieStromerzeugungin Deutschland [4] hilft jede in einer Windkraftanlage eingesetzteTonneKupferdamitca.240tCO2 pro Jahr

einzusparen, was etwa das 100fache des durch die Produktion des Kupfers erzeugten Ausstoßes ist. Auch dieNutzungelektrischerAntriebsmotoren inPkwgehtmit einem erhöhten Kupferbedarf einher. Im Vergleich zu konventionellen Verbrennungsmotoren ist der Kup-ferbedarfbeireinelektrischangetriebenenFahrzeugenmit ca. 80kg etwa vierMal höher (Abb.2). Bis 2027wirdderKupferbedarffürdenBereichE-Mobilitätglobalaufknapp1,8Mio.tgeschätzt,waseinerZunahmevonetwa800%imVergleichzu2017entspricht[5].

2 VONDERLAGERSTÄTTE ZUMMETALL

2.1 Geologie

Der Kupferanteil der Erdkruste liegt im Mittel bei etwa 0,005‒0,01%. Mit einem derzeitigen mittleren Erz-gehalt der im Abbau befindlichen Lagerstätten von0,6‒0,7%istalsoeine60‒140facheAnreichungnot-wendig, um eine abbauwürdige Kupferlagerstätte zubilden.

Kupfer kommt fast ausschließlich alsMineral in sulfi-discheroderoxidischerFormvor.Kupfermineralekön-nen in drei wesentliche Gruppen unterteilt werden. Die durch hydrothermale Prozesse entstehenden hypoge-nenMineralewieBornit,ChalkopyriteundEnargit,diedurch supergene Prozesse entstehenden oxidischenMinerale wieCuprit undMalachit sowie die superge-nensekundärsulfidischenMineralewieChalkosinund

Abb. 2: Kupferbedarf pro Fahrzeug in der Elektromobilität im Vergleich zum Verbrennungsmotor. Daten: ICA 2017 [5].

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Verbrennung

Hybrid

Plug-in Hybrid

Elektrisch

Kup

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4Covellit.Wiespäterdargelegt,hatdieseinenganzer-heblichen Einfluss auf die nachhaltigkeitsrelevantenHerausforderungeninderKupfergewinnung.

Aus geologischer Perspektive ist ein Großteil der heu-tigenKupferproduktionanvierTypenvonLagerstättengebunden,diesich in ihremgeologischenKontext, imErzgehalt und Tonnage sowie ihren Begleitmetallen wesentlichunterscheidenkönnen.Danebenexistierennoch weiteren Lagerstättentypen. Entsprechend kön-nen die mineralogischen, physikalischen und mecha-nischenEigenschaften derKupfererze undNebenge-steine stark variieren, was einen großen Einfluss aufökonomischeundökologischeAspektederLagerstät-tennutzung hat. Den heute wichtigsten Typ von Kup-ferlagerstätten bilden porphyrische und damit asso-ziierte Kupferskarn-Lagerstätten, die zurzeit für etwa60‒70%derWeltkupferproduktionverantwortlichsindund deren hydrothermale Entstehung im Zusammen-hang mit Vulkanismus steht. Beispiele sind die großen Lagerstätten inChile,Peruoderauch Indonesien.Anzweiter Stelle folgen sedimentäre Kupferlagerstätten,ausdenenetwa15%desweltweitenKupfersstammt.DiesesindvorwiegendinSambiaundinderDemokra-tischen Republik (DR) Kongo zu finden.Auch in Po-len ist der Kupferbergbau an diesen Lagerstättentypgebunden. Zusammen mit vulkanogenen Massivsul-fid- und Eisen-Oxid-Kupfer-Gold-Lagerstätten (engl.

IOCG-Deposits)stellenporphyrischeundsedimentäreKupferlagerstättenca.94%derprimären,d.h.ausdemBergbau stammenden Weltkupferproduktion [6]. Die NotwendigkeitdesVorhandenseinsbestimmter,jenachLagerstättentypunterschiedlicher,geologischerBedin-gungen zur Entstehung einer Kupferlagerstätte bedingt, dassdiesenichtgleichmäßigüberdieErdeverteiltsind,sondernhäufiginProvinzenvorkommen(Abb.3).

2.2 Bergbau

Kupfererz wird vorwiegend im industriellen Großberg-baugefördert. ImJahr2018 lagdieglobaleBergbau-produktion bei etwa 20,6 Mio. t Kupferinhalt. Eine Übersicht der geographischenVerteilung der größtenBergbauprojektefindetsichinAbb.3.

Die wichtigsten Produzentenländer und Produktions-zahlen im Fünfjahresmittel (2014‒2018) sind Chile(5,7Mio.t), Peru (2,0Mio.t), China (1,7Mio.t), USA(1,3 Mio. t) und die DR Kongo (1 Mio. t), wobei die Be-deutung Perus und der DR Kongo stark gewachsen ist mit2,4Mio.tbzw.1,2Mio.t(2018)[1].

Die wichtigsten Bergbaufirmen und deren Anteil ander primären Kupferproduktion 2018 waren Codelco(9%), Glencore (7,0%), Freeport-McMoRan (6,9%),

GrasbergAntamina

Las Bambas

KGHM

20 größte Hüttenstandorte

Kupferbergwerke mit Jahresförderung > 100.000t Kupfer

bedeutende Kupferprovinzen

MorenciUSA

Mexiko

Buenavista

Argentinien

Cerro VerdeCollahuasi

Escondida

El Teniente

Peru Bolivien

Chile

DR Kongo

Sambia

Abb. 3: Kupferbergwerke mit einer Jahresförderung > 100.000 t (Stand 2018) und die 20 größten Hüttenstandorte nach Kapazität (Stand 2019). Die zehn größten Bergwerke sind mit Namen genannt. Daten: Hedenquist et al. 2012 [6] S&P 2019 [7]; ICSG 2019 [8]


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BHPGroup(6,2%)undSouthernCopper(4,8%).Ge-messenanderKupfer-JahresproduktionimJahr2018war Escondida das größte Kupferbergwerk der Welt (1,2Mio.t; Chile) gefolgt von Collahuasi (0,55Mio.t;Chile)sowieGrasberg(0,55Mio.t;Indonesien)[1,7].

ImJahr2018wurdendieglobalenKupferreservenauf839Mio.tgeschätzt[1].SchätzungenderRessourcensindwenigerverbreitet,mit3.034,7Mio.timJahr2015jedochbedeutendhöher[9].Ausgehendvondengröß-tenderzeit inPlanungbefindlichenProjekten istauchinZukunftderSchwerpunktderBergwerksförderunginChile,PeruundderDRKongozuerwarten.

Im globalen Maßstab wird der Großteil des Kupfererzes im Tagebau gefördert. Viele Betriebe beginnen auch alsTagebau undmit fortschreitendemAbbau der La-gerstätte erfolgt die Produktion auch Untertage. Einewirtschaftliche Gewinnung von Kupfererz im reinen Untertagebergbau geht häufig mit der Förderung alsNebenprodukt anderer Metallerze einher oder erfor-dert höhere Kupfergehalte im Erz. Eine vereinfachte

Darstellung der Stoffströme in einemKupferbergwerkist in Abb. 4 am Beispiel des Abbaustandortes Escon-dida illustriert. Generell wird das Erz zunächst durch SprengunggelöstundanschließendzuBrecherntrans-portiert,woeineVorzerkleinerungstattfindet.Vondortgelangt das Erz in die weitere Aufbereitung, die vorwie-gend von der Erzmineralogie bestimmt wird und auf pyrometallurgischem oder hydrometallurgischem Weg erfolgt.

2.3 Aufbereitung –

PyrometallurgischFür die pyrometallurgischeVerarbeitung, die für etwa80% der primären Kupfergewinnung eingesetzt wird,wird zunächst ein Kupferkonzentrat erzeugt. Das vor-gebrocheneErzwirddabeizunächstunterZugabevonWasser auf ca. 50µm Korngröße gemahlen. Der füreine optimale Ausbringung notwendige Mahlgrad unter-scheidet sich je nach Erz was den Energieverbrauch wesentlichbeeinflusst (sieheKapitel4). ImAnschluss

Abraum, Nebengestein, Deckgebirge usw.

Verschiffung Coloso Hafen HaldeKupferkonzentrat

Aufbereitung (3 Standorte)Laguna Seca; Los Colorados;

OGCP1

Laguna Seca Absetzbecken

Brecher

Brecher

Biolaugung sulfidischer Erze

Erzvorratshalde(Sulfid)

Erzvorratshalde(Oxid)

Brecher

Laugung oxidischer Erze

Erz

Escondida Tagebau Escondida Norte Tagebau Kupferkathoden Verschiffung Antofagasta Hafen

Erzvorratshalde(Sulfid + Oxid) Solvent-Extraktion (Oxid) Solvent-Extraktion (Sulfid)

Elektroraffination

Flotieren

Mahlen

Abb. 4: Vereinfachte Übersicht der Materialströme im weltgrößten Kupferbergwerk Escondida, Chile. Das Beispiel verdeut-licht, dass eine klare Trennung der verschiedenen Abbau- und Aufbereitungsverfahren nicht immer vorhanden ist.


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werdenwährendderFlotationdiekupferhaltigenWert-mineralevomNebengesteinabgetrennt.HäufigwerdenmehrereFlotationsstufeneingesetzt,umeinKupferkon-zentrat mit etwa 25%‒35% Kupfergehalt zu erzeugen.

Die anfallendenReststoffewerden alsAufbereitungs-abgänge bezeichnet (engl. tailings). Diese enthalten noch geringe Mengen des Wertminerals und der einge-setztenProzesschemikalien. InmanchenFällen kannein Teil der Aufbereitungsabgänge weiter verwendet werdenz.B.alsVersatzzurStabilisierungdesGruben-gebäudesUntertage.EsgibtunterschiedlicheArtenderfinalenVerbringungvonAufbereitungsabgängen,wobei

die geeignetste für jeden Bergbaustandort individuellunter Berücksichtigung ökonomischer, ökologischerund sozialer Aspekte bestimmt werden sollte. In den meistenFällenfindeteineAblagerungalsSuspensionin großen Absetzbecken (engl. tailings dam) statt. Ein TeildeseingespültenWasserskannzurWiederverwen-dungzurückgewonnenwerden.

Das erzeugte Kupferkonzentrat wird anschließend in einerKupferhütte,manchmalinderNähedesAbbaus,weiterverarbeitet.DiedreiführendenLänderbeiderVer-hüttungsindChina,ChileundJapan.Dergrößtedeut-sche und europäische Kupferproduzent ist die Aurubis AGinHamburg.DiedortigeHüttehateineJahreska-pazitätvon450.000tKupfer.WährendderVerhüttungwirddasKupferkonzentratzunächstbei750°Cgerös-tet,umdieimKonzentratvorhandenenEisensulfidezuoxidieren.AnschließendwerdendieseimSchmelzpro-zessunterZugabevonKoksundKohlealsSchlackeabgeschieden und sogenannter Kupferstein mit einem Kupfergehalt30‒80%entsteht.Währenddesfolgen-den Konvertierens werden weitere Verunreinigungen entfernt und es wird Kupfer mit einem Reinheitsgrad von 94‒97% erzeugt. Heutzutage sind Verfahren inBetrieb,diedieseSchritte ineinemProzessvereinenkönnen.InderanschließendenSchmelzraffinationwer-den weitere Verunreinigungen entfernt und das erhal-teneKupfermiteinemReinheitsgradvonetwa99%zuKupferanoden gegossen (Abb. 5B). Aus den Kupfer-anodenwerdenmitHilfederElektrolysewährendderRaffinationKupferkathodengewonnen,dieeinenRein-heitsgradvon99,95‒99.99%aufweisen.BeidiesemProzess entstehtAnodenschlamm als Nebenprodukt.In diesem finden sichwertvolle und seltene, auch imErz und Konzentrat vorhandene Metalle wie z. B. Gold, SilberunddiePlatin-Gruppen-Elementewieder,dieimAnschluss gewonnen werden können.

DieinderVerhüttunganfallendenNebenproduktesinddieerwähnteSchlacke,welchezumGroßteilausEisenundSiliziumoxidenbesteht,undSchwefeldioxidemissi-onen, die in derRegel zur Produktion vonSchwefel-säure genutzt werden. Die entstehenden Abgase sind mitStäubenangereichert,dieMetallewieBlei,Zink,Ar-sen,AntimonoderNickelenthaltenkönnenundausderAbluft abgeschieden und im Prozess recycelt werden müssen.

Aufbereitung – Hydrometallurgische Laugung und ElektrogewinnungAufhydrometallurgischemWegwerdenoxidischeErzeundbestimmtesulfidischeErzeaufbereitet.Beiderhy-drometallurgischen Gewinnung wird das gebrochene KupfermitHilfevonverdünnterSchwefelsäuregelaugt.DiehäufigsteArtderLaugung istdieHaufenlaugung,

Abb. 5: A: Kupfer-Kobalt Tagebau Mutanda in der D.R. Kon-go. B: Anodengießen in der Tsumeb Kupferhütte, Namibia. C: Erzlaugung, Chile. Fotos: BGR.

A

B

C


7bei der das Kupfererz aufgehaldet und anschließend mit verdünnterSchwefelsäurebenetztwird(Abb.5C).DieSchwefelsäure läuftdurchdasErzundlöstdabeidasKupferausdenMineralen.DieanderBasisderHaldeaufgefangeneLösunghateinenKupfergehaltvonetwa1‒6g/m3, enthält aber auch noch Verunreinigungen wieEisenundMangan[10].BeiderBio-LaugungwirdKupfermitHilfemikrobiellerAktivitätineinemähnlichenProzess gewonnen. Je nach Mineralogie und den geo-technischen Charakteristiken der Halden beträgt dieLaugungszeitzwischen90Tagenund3Jahren.Abhän-gigvonErztypundMineralogieexistierenverschiedeneModifikationen dieses grundlegenden Prozesses, soz. B. die Tanklaugung, bei der auch mit erhöhten Tem-peraturenundDrückengearbeitetwerdenkann.

Aus der kupferhaltigen Lösung wird dann über Zwi-schenschritte und unter Verwendung von organischen PhasenundstarkenSäureneinkupferreichesElektrolyterzeugt, dessen Kupfergehalt hoch genug ist, um aus diesem mit Hilfe der Elektrolyse Kupferkathoden miteinemReinheitsgrad>99%zugewinnen.Mansprichthier auch vom SX-EW-Prozess (Solvent Extraction /Electrowinning). Die Prozesslösungen können hierbei imKreisgeführtundwiederverwendetwerden.

3 RECYCLING

KupferisteinMetall,dassichohneFunktionalitätsver-lustunendlichhäufigrecycelnlässt.AusNachhaltigkeit-sperspektive ist ein geordnetes, formelles Recycling unter Verwendung moderner Technologien zur Etab-lierung einer Kreislaufwirtschaft für Kupfer besonderserstrebenswert.

DerAnteilanSekundärmaterialandergesamtenKup-ferraffinadeproduktion liegt global bei derzeit etwa17%. InDeutschland liegtdieserAnteilmit rund41%umeinigeshöher[1,2].WeltweitgrößterNettoexporteu-ervonKupferschrottensinddieUSA,gefolgtvonGroß-britannienundFrankreich.GrößteNettoimporteuresindChina,Südkorea,MalaysiaundDeutschland,letzteresmit einem Anteil der weltweiten Gesamtimporte von etwa 5‒10%.HaupthandelspartnerDeutschlands istdieEU[1].JenachQuellekönnendieseZahlenleichtvariieren. Die größte deutsche und auch weltweit eine der größten Kupferrecyclinganlagen wird von der Auru-bisAGinLünenbetrieben,woproJahretwa200.000tSekundärkupferproduziertwerden[2].

HochwertigeKupferschrotte sindbegehrt und könnensehr nahe am Preis von primär erzeugtem Kupfer lie-gen. Die lange Lebensdauer vieler Kupferprodukte

bedeutet, dass das verwendete Kupfer erst nach län-gererZeitdemRecyclingwiederzurVerfügungsteht.Mit dem gleichzeitig jährlich wachsenden Kupferbedarf bedingt dies, dass der Gesamtkupferbedarf zurzeit nur teilweise aus dem Recycling gedeckt werden kann.

Bei sekundärem Kupfer unterscheidet man im Wesent-lichenzwischenNeuschrottenundAltschrotten.Ersteresindmeistsortenreinundkönnenhäufigdirektwiedereingeschmolzenundverwendetwerden.Hierzuzählenz.B. Produktionsabfälle aus der Halbzeugfertigung.ZumanderengibtesAltschrotteausWirtschaftsgüternwiez.B.FernsehernoderausderAutomobilindustrie.Bei diesen ist ein direktes Einschmelzen aufgrund von Verunreinigung nicht möglich. Die Aufbereitung des Re-cyclingmaterialskanndurchaufSekundärkupferspezi-alisierteHüttenerfolgenodereskannbeigegebenenVoraussetzungen in die primäre Kupfergewinnung ein-gebracht werden.

Der genaue Recyclingprozess ist abhängig vom Kup-fergehalt der Schrotte. Kupferschrotte mit niedrigemKupfergehaltwerdenzunächstunterZugabevonKoksoderEisenschrottenineinemSchmelzofenaufkonzen-triertoderdirekt indenSchmelzprozessderprimärenKupfererzeugung eingebracht. Kupferschrott mit höhe-rem Kupfergehalt kann, wie bei der primären Kupferver-hüttung, ineinemKonverterweiterverarbeitetwerden.SehrkupferreicheSchrottekönnendirektwährenddesAnodengießens in den Prozess eingebracht werden. Die letzten Verunreinigungen in den Kupferanoden werden während der Elektrolyse entfernt, so dass Kup-fermiteinemReinheitsgradvon99,99%entstehtundauch die weiteren im Kupferschrott vorhanden Metalle wieGoldundSilberzurückgewonnenwerdenkönnen.

Im Allgemeinen ist durch den Wegfall der bergbauli-chenFörderungundErzaufbereitungderRessourcen-bedarf beim Kupferrecycling wesentlich geringer als bei der Primärgewinnung. Die am Bergwerk entstehenden Inanspruchnahmen von z.B. Land- und Wasserres-sourcensowiediedamitassoziiertenFolgenentfallen.Der Energiebedarf von sekundär gewonnenem Kupfer ist etwa 30‒80% niedriger im Vergleich zur Primär-gewinnung. Entsprechend sind auch die Treibhausga-semissionen beim Recycling mit ca. 0,2‒1,9tCO2e (CO2-Äquivalent)proTonneKupferniedriger[11].Die-seVariationistwesentlichvonderKomplexitätdeszurecycelnden Materials bzw. dessen Kupfergehalt beein-flusst.EndgerätemitrelativgeringerKupferkonzentra-tion, in denen viele verschiedene Materialen verbaut sind und in denen Kupfer mit anderen Metallen legiert wurde, sind wesentlich aufwändiger und damit ressour-cenintensiver zu recyceln als z. B. Produkte bei denen Kupfer noch in Reinform vorliegt und die direkt wieder


8eingeschmolzen werden können. Wie auch bei der Ge-winnungprimärenKupfersentstehenbeiderVerhüttungsekundärerMaterialienAbfälleundEmissioneninLuftund Abwässer, die aufgefangen und gereinigt werden müssen. Bedingt durch das Einbringen unterschiedli-cher Materialien, können sich die Emissionen von de-nen der primären Kupfergewinnung unterscheiden.

4 NACHHALTIGKEITSASPEKTEDESBERGBAUS

4.1 Umwelt

FlächenbedarfDer Hauptteil der heutigen Kupferbergwerks-Produk-tion geschieht im Tagebau, welcher im Vergleich zum Untertagebergbau mit einem höheren Flächenbedarfeinhergeht. Dies ist zum einen durch den Tagebau selbst, aber auch durch den höheren Flächenbedarffür Reststoffhalden und Infrastruktur bedingt. Derheute größte Kupfer-Tagebau ist in BinghamCanyoninderNähevonSaltLakeCity,USA,miteinerBreitevon 4 km und einer Tiefe von 1,2 km. Größere Berg-werkeplusInfrastrukturkönnenleichteineFlächevonmehr als 20‒30km2 umfassen. Aufgrund des gerin-gen Erzgehaltes sind im Kupferbergbau insbesondere dieAbsetzbeckenundReststoffhaldenflächenintensiv.ImVergleich liegt der Flächenverbrauch vonUnterta-gebergwerken zur Kupfergewinnung eher im Bereich von 5 km2. Für Tagebaue- bzw. Untertagebergwerkeist neben dem direkten Einfluss der Grube, der Hal-den und der Aufbereitungsanlagen der indirekte Ein-fluss auf den Flächenverbrauch z.B. durch Straßen,Bergbausiedlungen,Häfenusw.häufiggrößer.EsgibtSchätzungen die davon ausgehen, dass 2011 globaletwa 4.000 km2FlächedirektdurchdenKupferbergbaubeansprucht wurden [12]. Global wurden 2016 etwa 66 km2FlächefürdenKupferbergbauneuerschlossen,was in etwa der Größe Manhattans entspricht. Angaben überdenFlächenverbrauchproTonneErzwerdenmit2,3 ha pro Mio. t Erz angegeben [13], variieren jedoch stark im Bereich von 2‒4,5haproMio.t Kupfererz[14]. Bei einem mittleren Erzgehalt von 0,7% würdedies einem Flächenverbrauch pro Tonne Kupfer von3‒6,5m2 entsprechen.

DieFlächenwerdeninderRegeleinigeJahrzehnteinAnspruch genommen. Eine Nachnutzung ist möglichund sollte von Beginn an Teil der Abbauplanung sein. Gleichzeitig ist eine langfristige geochemische und geotechnischeStabilisierungderAufbereitungsabgän-geundReststoffhaldenvongroßerBedeutung. Inwie-weitdiesadäquatstattfindet,hängtwesentlichvomBe-

treiber, aber auch von den Regulierungen und deren Durchsetzung im Abbauland selbst ab. Pauschale Aus-sagen lassen sich aufgrund der globalen Verteilung des Kupferbergbausaufmehrals50Ländernicht treffen.Ein gutesBeispiel für eine gelungeneRehabilitierungfindetsichinKanadaimKupferbergwerkHighlandVal-ley,woineinemehemaligenAbsetzbeckeneinSeeöko-systemetabliertwurde,dasjetztalsNaherholungsmög-lichkeit dient.

DieLandinanspruchnahmebeeinflusstdaslokaleÖko-system und die Biodiversität. Das Ausmaß ist je nach Bergbaustandort verschieden, was eine individuelle BeurteilungderSituationvonOrtnotwendigmacht.SoistindenaridenKupferbergbauregionenderUSAundChilesdieBiodiversitäthäufiggeringundhochspezia-lisiert, wohingegen z. B. in tropischen Abbauregionen IndonesiensoderPapua-NeuguineaseineextremhoheBiodiversitätvorzufindenist,diedurchdenKupferberg-bau beeinträchtigt werden kann [15].

WasserverbrauchAus globaler Perspektive finden sich große Kupfer-vorkommen heute gehäuft in Gebieten mit erhöhtem Wasserstress, was zwar in keinerlei Wirkungszusam-menhang steht [16], Wasser aber zu einem zentralen Aspekt der Nachhaltigkeit in der Kupfergewinnungmacht.EingriffeindielokaleHydrologieerfolgendurchdie Wasserentnahme, die Entwässerung der Gru-be (Abb.7A)oder zumTeil auchdurchUmleitenvonOberflächengewässern. InderKonkolaKupfermine inSambiawerdenausderBergwerksentwässerungz.B.400.000 m3 Wasser pro Tag in Oberflächengewässereingeleitet,umeinensicherenundeffektivenAbbauzuermöglichen.

DieAufbereitung, also dasMahlen und Flotieren, er-fordert imKupferbergbauetwa70%desGesamtwas-serbedarfs, wie das Beispiel Chiles in Abb. 6 zeigt.Gleichzeitig dient es als Transportmedium, um die entstehenden Aufbereitungsabgänge zu den Absetzbe-cken zu transportieren. Dort kann dann eine Wiederge-winnungstattfindenundsoeineVerringerungdesBe-darfs an neu entnommen Wassers erreicht werden. Es hat jedoch umweltrelevante und zum Teil ökonomische Vorteile die Aufbereitungsabgänge einzudicken, bevor diesefinalverbrachtwerden. IndenallermeistenFäl-len ist es zumindest ökologisch sinnvoll, die Menge an recyceltem/wiederverwendetem Wasser zur Deckung desGesamtwasserbedarfszumaximieren. Inderchi-lenischen Kupferindustrie liegt die Recyclingquote bei etwa70%(Abb.6), inmanchenFällen,wiezumBei-spielinderLumwanaKupfermineinSambia,kannderAnteildesrecyceltenWassersauchbei90%liegen.


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Im globalen Mittel liegt die Menge an neu entnomme-nem Wasser pro Tonne Kupfererz bei etwa 0,5 m3[18],kannjedochauchbedeutendhöher[19]oderniedriger[20]ausfallen, jenach lokalerSituation.DerGesamt-wasserbedarf in der Aufbereitung einer Tonne Kupfer-erz, der also auch recyceltes Wasser umfasst, liegt in der Größenordnung von 1,5 m3‒5m3 [21]. Der Be-darf an neu entnommenemWasser für die hydrome-tallurgische Aufbereitung einer Tonne Erz ist mit etwa 0,17m3 geringer, variiert jedoch auch im Bereich von 0,08‒0,25m3proTonneErz[18].BeieinemFördervo-lumen von 50 Mio. Tonnen Erz kann der Wasserbedarf eines großen Bergbaubetriebes damit in der Größen-ordnung einer deutschen Großstadt liegen. Wasser aus Oberflächen- undGrundwasser kann ebenso genutztwerden, wie aufbereitetes Siedlungsabwasser odersolches, dass aus der Entwässerung des Bergwerks stammt. Wie in Abb. 6 dargestellt, wird in den ariden GebietenChilesundPerus immerhäufiger,auchauf-grund gesetzlicher Vorgaben, auf die Entsalzung von Meerwasser zurückgegriffen umdie Frischwasserres-sourcen zu schonen. Jedoch sind die für eineMeer-wasserentsalzung notwendigen Investitions- und Be-triebskosten beträchtlich, insbesondere durch einen hohen Energiebedarf für Entsalzung und Transportdes Wassers. In dem größten Kupferbergwerk der Welt,Escondida,hat derBetreiber zurSicherungderWasserversorgung3,5Mrd.USDineineEntsalzungs-anlage investiert, die seit 2018 2.500l Frischwasser

proSekundebereitstellt.EinedirekteAufbereitungmitMeerwasser ist aufgrund der Mineralogie des Erzes nicht immermöglich, imKupferbergwerkLasLucesinChilejedocherfolgreich.EineangemesseneEinschät-zungderUmweltauswirkungenderWassernutzungimKupferbergbau erfordert eine gute Kenntnis der lokalen hydro(geo)logischen Bedingungen.

EnergieverbrauchFürdieGewinnungvonKupfermussEnergie fürdasLösen,dasLaden,denTransportunddieAufbereitungdes Erzes aufgewandt werden. Je tiefer ein Bergwerk, desto größer die Transportdistanzen, was auch einen wesentlichen Einfluss auf den Energieverbrauch hat.Untertagebetriebe müssen zudem bewettert werdenund haben daher in der Regel einen höheren Energie-verbrauchproTonneErzalsTagebaue.Etwa60‒90%des Energieverbrauches bei der Erzeugung einer Ton-ne Kupfer entfallen auf Bergbau und Aufbereitung, wo-bei dieAufbereitung tendenziell derHauptenergiever-braucher ist [22]. Die Anteile variieren jedoch stark mit den lokalen Bedingungen. Im Wesentlichen setzt sich derGesamtenergieverbrauchausKraftstoffenwiez.B.DieselundelektrischerEnergiezusammen.Kraftstoffewerden zum Großteil im Abbau, elektrische Energie in der Aufbereitung eingesetzt. Je niedriger der Erzgehalt, destohöherderEnergieverbrauch,da für jedeTonneKupfermehrErzbewegtwerdenmuss.Zudemhabendie Erzhärte und der je nach Erz variierende Mahlgrad

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Aufbereitung/Mahlen

Laugung

Erzabbau

Hütte und Raffinerie

Weitere

Anteil Meerwasser an Wasserentnahme

Anteil wiederverwendeten Wasser in der Aufbereitung

Abb. 6: Wassernutzung in der chilenischen Kupferindustrie in m3 pro Sekunde. Daten: Cochilco 2019 [17].


10einenwichtigenEinflussauf denEnergiebedarf einesBergwerks.

BedingtdurchFaktorenwiezunehmendeAbbautiefenund den weltweit abnehmenden Erzgehalt ist der Ener-gieverbrauch pro Tonne Kupferkonzentrat in den letzten Jahren kontinuierlich angestiegen und liegt derzeit im Mittel in der Größenordnung von 8.300MJ [23], wasca. 200 MJ pro Tonne Erz entspricht, also etwa dem wöchentlichen Stromverbrauch eines Ein-Personen-Haushaltes (ca. 2.600kWh Jahresverbrauch). DerGesamtenergiebedarf großer Abbaubetriebe ist enorm und z.B. im Falle des Kupferbergwerks Cerro VerdeinPeruverantwortlich für9%desgesamtenperuani-schenStromverbrauchs.

Emissionen Aufgrund des geringen Kupfergehaltes im Erz der häu-fig imBereichvon0,5‒1,5% liegt,der teilweisevor-handenenÜberdeckungderLagerstätteundderFormder Erzkörper fallen im Kupferbergbau beträchtliche MengenanbergbaulichenRückständenan.DiessindAufbereitungsabgänge, Rückstände der Erzlaugungsowie Deckgebirge und taubes Nebengestein. UnterAnnahmeeinesKupfergehaltes imErzvon0,7%undeinem Erz Abraumverhältnis von 3 : 1 fallen pro Tonne erzeugtemKupfer etwa570t bergbaulicheRückstän-de an. Generell ist die Masse bergbaulicher Abfälle im Tagebaugrößerals imUntertagebau,da in letzterem

selektiver abgebaut und höher gehaltige Erze gefördert werden.

AllgemeingehtvondenReststoffen,abhängigvondenlagerstättenspezifischenmineralogischenundgeoche-mischen Eigenschaften, der Art der Aufbereitung sowie den lokalenBedingungeneineGefahr fürdieUmweltaus, die wesentlich auf die mit Kupfer assoziierten Schwermetalle (z.B. Zink, Blei) undMetalloide (z.B.Arsen, Antimon) zurückzuführen ist. Primäres Trans-portmediumistWasser,dasfüretwa70%desSchad-stoffaustrags verantwortlich ist. Aufgrund der häufigsulfidischenMineralogievonKupferlagerstättenistdieBildungsaurerGrubenwässereinebesondereHeraus-forderung(Abb.7B).DieoxidativeVerwitterung(eisen)-sulfidischer Minerale führt zur Bildung von Schwe-felsäure und daraufhin zur Freisetzung von teilweisetoxischen Elementen, die neben Kupfer im Gesteinvorhanden sind. Viele dieser Elemente sind unter den sauren Bedingungen sehr mobil und können so in die Umweltgelangen.DiesistbesondersinvulkanogenenMassivsulfiderz-Lagerstätten (VMS) ein großes Prob-lem.DiezurRömerzeitabgebautenVMS-LagerstättendesiberischenPyritgürtelsführennochnach2.000Jah-renzueinererheblichenUmweltbelastung.AuchindengroßenporphyrischenKupferlagerstättenistdieshäufigein Problem. In den sedimentären Kupferlagerstätten in zentralafrikanischenLändernhingegenistdasProblemaufgrundderanderenMineralogieundNebengestein-schemie, die letztendlich auf eine andere Entstehung zurückzuführen ist, wenig ausgeprägt. Jedoch sindunter den hier oft vorliegenden neutralen / alkalischen Bedingungen andere, häufig mit Kupfer assoziierteElementewieCadmiumoderManganebenfalls sehrmobil.

Verschiedene Lösungen existieren, um die RisikenbergbaulicherReststoffezuminimieren.Einemengen-mäßige Reduzierung ist zunächst erstrebenswert, wie z.B. imKupferbergwerkPyhäsalmi,Finnland,wodieAufbereitungsabgänge Untertage zur Stabilisierungdes Grubengebäudes wiederverwendet werden. Wo eine solcheNutzungnichtmöglich ist, ist die derzeitgängigstePraxisdieLagerungderbergbaulichenRest-stoffe aufHalden und inDämmen, die über den Le-benszyklus eines Bergwerks beträchtliche Größen er-reichenkönnen.ImKupferbergwerkBinghamCanyon,USA,hatdasseit1999aktiveAbsetzbeckeneineFlä-che von ca. 13 km2 erreicht und ca. 1 Mrd. Tonnen Auf-bereitungsabgänge aufgenommen. Maßnahmen zum Erosionsschutz, das Vermeiden der Entstehung konta-minierterSickerwässerbzw.dasAuffangendiesersindgeeigneteMaßnahmen, dasmit Reststoffhalden undDämmenassoziierteRisikozuminimieren.Hierfürste-henverschiedeneTechnikenzuVerfügung,derenEig-

Abb. 7: A: Grubenentwässerung (Pumpen und Pipelines) in der Batu Hijau Kupfermine, Indonesien. B: Grubenwas-serversauerung in Peru. Fotos: BGR.

A

B


11nung stark von den lokalen Bedingungen abhängt. Das Entwässern der Aufbereitungsabgänge vor der Ablage-rung ist ausNachhaltigkeitssicht besondersgeeignet,jedoch ab einem bestimmten Grad der Entwässerung derzeitaus technischen /ökonomischenGründenaufFörderratenvon<100.000tErzproTagbegrenztd.h.eherfürkleinereundmittelgroßeBergwerkegeeignet.EinBeispielfüreinefastvollständigeEntwässerungistimBergwerkCobreLasCruces,Spanien,zufinden,woaufgrund des extremen Versauerungspotentials eine„trockene“ Ablagerung der Aufbereitungsabgänge in speziellen Halden stattfindet, um den Schadstoffaus-trag zu minimieren. DaAufbereitungsabgänge häufigalsSuspensionindieAbsetzbeckeneingespültwerden,sinddieseimFalleinesDammbruchesfließfähig,waseingroßesRisikofürMenschenundUmweltdarstellt.Im August 2014 brach in Kanada ein Absetzbecken im Kupferbergwerk Mt. Polley und ca. 25 Mio. m3 bergbau-licheReststoffeundAbwässerentludensichinnahege-legeneFlüsseundSeen.NebenderMinimierungvonwasserqualitätsbezogenen Risiken hilft eine Entwässe-rung der Aufbereitungsabgänge auch das Risiko und die Auswirkungen eines Dammbruchs signifikant zuverringern.

AusUmweltperspektivekritischdiskutiertwirddieVer-bringung von Aufbereitungsabgängen am Meeresbo-den,wasz.B. imKupferbergwerkBatuHijau in Indo-nesienpraktiziertwird. In vielenLändern verboten istdieEntsorgungderAufbereitungsabgängeüberFlüsse,wie z. B. in den Kupferbergwerken Grasberg in Indone-sienundOKTedi inPapua-Neuguineapraktiziert.Beiletzterem istaufgrunddieserPraxisein70‒90%igerRückgang der Fischpopulationen im aufnehmendenFlussfestgestelltworden.DieMethodewurdeinbeidenBergwerkengewählt, da dieGewährungderStandsi-cherheit eines Dammes unter den dortigen Bedingun-gen (hohe Niederschläge. Erdbebenregion, ausge-prägte Topographie) eine extreme Herausforderungdarstellt.DasBeispielverdeutlichdieKomplexitäteinerangemessenenBeurteilungindividuellerSituationen.

Die Treibhausgasemissionen, die durch den Energie-verbrauch in Bergbau und Aufbereitung entstehen, sind schwer allgemein zu beziffern. Sie variieren stark, jenach Energiemix der Energieversorgung, Abbautiefe,Erzgehalt usw. undwerdenauf 30‒40kgproTonneKupfererz geschätzt [23]. Dies entspricht etwa dem AusstoßeinesMittelklassePkw(ca.140gCO2/km) auf etwa200km.TendenziellistderCO2-Ausstoß auf dem hydrometallurgischen Weg geringer als auf dem pyro-metallurgischenWeg [24].DatenausdemJahr 2009fürChiledeutenan,dassbeiderpyrometallurgischenErzeugung einer Tonne Kupfer, die direkten und indirek-tenEmissionen(CO2e) aus Bergbau bzw. Aufbereitung

etwaimVerhältnisvonetwa1:2stehen[17].AuchinderKupfergewinnungfindenerneuerbareEnergienzu-nehmendEingang.SostelltzumBeispielimBergwerkGabrielaMistral inderAtacamaWüsteChileseinSo-larthermie-Kraftwerk 80.000MWhHeizenergie für dieelektrolytischeKupfergewinnungzurVerfügung.

EtwadieHälfederweltweitenKupferproduktionfindetindenaridenGebietenSüd-undNordamerikassowieAustraliens statt. Aride klimatische Bedingungen för-dern dieEntstehung vonStäubendurchWinderosionvonAbsetzbecken,Halden,TagebauenundTransport-wegen. Während des aktiven Bergwerkbetriebes wird inderRegelWasserzurUnterdrückungderStaubemis-sionenverwendet.NachBeendigungdesBergbausisteineStabilisierungundRekultivierungderFlächenundHaldeneinwirksamesMittel,Staubemissionenentge-gen zu wirken.

4.2 Soziale und sozioökonomische Bedeutung

Lokale Wirtschaftsentwicklung DieKupferindustriebietethäufiggutbezahlteArbeits-plätze fürhochundgeringQualifizierte, insbesondereauch in entlegenen Gebieten, wo Einkommensmöglich-keitenansonstenbegrenztsind. InChilegibtesetwa100.000BeschäftigteimBergbau.Schätzungengehendavon aus, dass dort für jedenArbeitsplatz in einemKupferbergwerk 3,7 weitere Arbeitsplätze in andereBranchengeschaffenwerden [25].GlobaleSchätzun-genexistierennicht.DerinternationaleKupferverband(InternationalCopperAssociation),dermitseinenUn-ternehmen etwa 40% der Weltkupferproduktion um-fasst, gibt an, dass seine Mitglieder etwa 300.000 di-rekte Arbeitsplätze in der Kupferindustrie bereitstellen. Was auf globalem Maßstab gering erscheint, kann auf lokalerEbenesignifikantsein,wiez.B.imKupferberg-werkCerroVerde,Peru,wozurzeitknapp4.100Per-sonen dauerhaft und zu Spitzenzeiten knapp 20.000Personen beschäftigt waren. In Deutschland waren im Jahr2018etwa17.000PersoneninderKupferindustriebeschäftigt [2].

Konflikte KonfliktekönnenzwischendemUnternehmenundderBelegschaft odermit externen Parteien auftreten.Ar-beitsbedingungen und Lohnzahlungen sind insbeson-dere im ersten Fall Hauptkonfliktursachen. Konflikte,dieeingewissesMaßüberschreitenundz.B.gewalt-tätig ausgetragen werden, sind häufiger in Ländernmit schwächerer Regierungsführung zu beobachten,werdenaberauchwesentlichvonderUnternehmens-kulturbestimmt.SohabenNichtregierungsorganisatio-


12

nenzumBespielinSambiainsbesonderechinesischeBetreibervonKupferbergwerkenund-hüttenfürdieAr-beitsbedingungenkritisiert.VorwürfebetreffendasFeh-lenpersönlicherSchutzausrüstung,ZwangzuArbeitenunter lebens- und gesundheitsgefährdenden Bedingun-gen, Diskriminierung von Gewerkschaftsvertretern so-wieArbeitsbelastungenvon80Wochenstundenfür1/4desimsambischenKupferbergbauüblichenGehaltes.BeschwerdenoderProtestewurdenmitGehaltskürzun-gen oder Entlassungen bestraft und Angestellte so zur Arbeitgezwungen.EinVorgehen,wasauchausChinaselbst berichtet wurde [26].

Auf externer Ebene kann z.B. die Landnutzung undderWasserverbrauch durch den Bergbau zu Konflik-ten mit der lokalen Bevölkerung führen, wenn dieseihreursprünglicheLebensgrundlagehierdurchgefähr-det sieht. Ein prominentes Beispiel aus dem Kupfer-bergbauistderFalldesKupferbergwerksTiaMariainPeru. Dort kam es noch im Vorfeld der Produktion zu massiven, gewalttätigen Protesten und der Ausrufung desNotstandes.UntersuchungeninPeruzeigen,dassdieprimärenKonfliktursachenimBergbaueinerhöhterWasserstress sowie bereits in der Vergangenheit auf-getretene Konflikte zwischen Bergbaubetreibern undderlokalenBevölkerungsind.ZudemspieltdieGrößedes Bergbauinvestments und die Verteilung des Ein-kommens aus dem Bergbau eine wichtige Rolle. Inter-essanterweise scheint die Menge des auf lokaler Ebene ankommenden Geldes nur eine untergeordnete Rolle zuspielen [27].Vielwichtiger ist,wiezielführenddie-ses verwendet wird, was, wie in Kapitel 3.3 geschildert, wesentlichvonderGovernancederstaatlichenStellen

undderUnternehmenabhängt.WeitereKonfliktgründesind Umsiedlungen und assoziierte Kompensations-zahlungen.

In den zum Teil entlegenen Gebieten, in denen Kup-fer abgebaut wird, stehen zunehmend auch die Rechte undAnsprücheindigenerVölkerimFokus.DiesehabenhäufigeinesehrengeVerbindungzudemvonihnenbe-siedeltenLand,womiteinebergbaulicheNutzungoderUmsiedlunghäufigschwervereinbar ist.Sowirdz.B.im Kontext des brasilianischen Sossego Kupferberg-werks oder des Tampakan Kupfer-Gold-Projektes auf den Philippinen von Auseinandersetzungen zwischen indigenerBevölkerungundBergbaufirmenberichtet.

Ökonomische BedeutungDerKupferbergbau ist invielenStaateneinewichtigeEinnahmequelle. Auf staatlicher Ebene bildet der Kup-ferbergbauineinigenLänderndasFundamentderge-samtenWirtschaft.InChile,demgrößtenKupferprodu-zentenderWelt,machendieExportevonKupferetwa50% des Wertes der Gesamtexporte (Jahresmittel2003‒2016)ausundbildenmiteinemAnteilvonca.13%(Jahresmittel2008‒2015)einensignifikantenAn-teilamBIPdesLandes[28].DerhoheUmsatz,derimKupferbergbau in einzelnen Betrieben erzielt wird, be-dingt, dass größere Betriebe zumindest lokal meist der größteSteuerzahlersind.DasKupferbergwerkEscon-didaentrichteteimJahr2019knapp900Mio.USDanstaatlichen Abgaben, was etwa 17% des Umsatzesentsprechendürfte.NebendensteuerlichenEinkünftenprofitierenStaatenvonweiterenökonomischenVortei-len, die durch den Bergbau entstehen können, so etwas

Betriebs-kosten

Investitions-kosten

Wertschöpfung in der Kupferindustrie

4.500 USD

1.100 USD

500 USD

250 USD

6.350 USD

Betriebs & Investitionskosten

Kupferkathode (Verhüttung)

Kupferkonzentrat (Bergbau und Aufbereitung)

Kupferdraht (Weiterverarbeitung)

Abb. 8: Exemplarisch berechnete Wertschöpfung bei der Erzeugung 1 t Kupfer. Preisannahme 6100 USD pro Tonne Kup-fer (Kathode, ohne Weiterverarbeitung). Quelle BGR.


13denSteuern,diedieBeschäftigtenzahlen. Insgesamtdeuten Erhebungen darauf hin, dass im Kupfersektor etwa 94% des Umsatzes eines Unternehmens rein-vestiert werden, das heißt für Löhne, Steuern, lokaleEntwicklungsprojekte, Kapitalgeber und Betriebskosten aufgewendetwerden[25].DanebenprofitierenStaatenauchwesentlichvondenInvestitionenimZusammen-hang mit der Erschließung eines Kupfervorkommens, die leichtmehrereMilliardenUSD umfassen können.Zur Erschließung dermongolischenKupferlagerstätteOyu Tolgoi im Tagebau- und Untertagebergbau sindz.B.InvestitioneninHöhevonca.13Mrd.USDerfor-derlich[29].DiesistmehralsdasGesamtBIPderMon-goleiimJahr2017(11,5Mrd.USD).

Betrachtet man die Gesamtwertschöpfung vom Berg-baubiszurHalbzeugfertigung(Abb.8),fälltderHaupt-anteil der Wertschöpfung in den Bereich des Bergbaus und der Aufbereitung. Entsprechend können auch hier diegrößtenpositivenökonomischenEffekteerzieltwer-den,waseineChanceauchfürrohstoffreicheEntwick-lungsländer ist, auch wenn sie keine Infrastruktur zur Weiterverarbeitung haben.

GovernanceDas Potential des Kupferbergbaus, aber auch des Bergbaus allgemein, die nachhaltige Entwicklung eines

Landes zu stärken oder aber auch diese zu gefähr-den, wird maßgeblich von der Integrität, Transparenz, Rechtschaffenheit,KompetenzundDurchsetzungskraftder staatlichen Institutionen sowie den gesetzlichen Rahmenbedingungen,alsoderGovernanceeinesLan-des,beeinflusst.Siebestimmtmaßgeblich,obdieend-licheRessourceKupferfüreinelangfristigeundpositiveEntwicklung des Abbaulands genutzt werden kann. Die World Governance Indikatoren (WGI) [30] erfassen dies allgemeinaufLänderebene,wohingegendieRessour-ce Governance Indikatoren (RGI) [31] speziell auf die GovernancedesRohstoffsektorseinesLandesabzie-len.Fürdie führendenKupferproduzierendenLänderist die Ressource Governance tendenziell höher als die allgemeineGovernance.InAbb.9sinddiegemitteltenWGIder15wichtigstenKupferproduzierendenLänderdargestellt.Etwa45%derWeltkupferproduktionstam-men aus Ländern mit einer schwachen bis mittlerenGovernance(WGI<0,5).

Die Extractive Industry Transparency Initiative (EITI)ist eine Initiative, die auf eine Erhöhung der Transpa-renz vonZahlungen (AbgabenderUnternehmenundEinnahmendesStaates)imRohstoffsektorabzielt[32].Von den weltweit 15 größten Kupfer produzierenden Ländern haben 4 die EITI-Standards implementiertund 3 weitere sind Mitglied der Initiative. Der derzeitige

Russland

China

Mongolei

Brasilien

Peru

Mexiko

USA

Kanada

Chile

Australien

Polen

Kasachstan

DR Kongo

Sambia

Indonesien

–2,5 bis –1,5

–1,5 bis –0,5

1,5 bis 2,5

EITI Status 2018 (EITI Standard 2016)–0,5 bis 0,5

0,5 bis 1,5

WGIder 15 größten Kupferproduzenten (Länder)

Mitglied(zu prüfen)

Fortschritt zufriedenstellend

Fortschritte in wesentlichen Teilbereichen

Fortschritt unzureichend

Abb. 9: Governance im Kupferbergbau. WGI = Worldwide Governance Indicators 2018 [30], gemittelt. EITI = Extractive Industry Transparency Initiative [32].


14EITI-StatusdergrößtenKupferproduzierendenLänderistinAbb.9dargestellt.

Neben derGovernance eines Landes spielt auch dieGovernance des Abbauunternehmens eine wichtige Rolle. Ob und zu welchen nachhaltigkeitsrelevantenStandardssicheinUnternehmenbekenntunddieseef-fektivimplementiert,istdaherdiezweiteSäule,diedieNachhaltigkeitderKupferförderungbeeinflusst.Siebender zehn größten Kupferbergbaukonzerne der Welt sind inderIndustrievereinigungInternationalCouncilonMi-ningandMetals(ICMM)zusammengeschlossen,derenZielesist,durchökologischeundsozialeStandardsimBergbaudienachhaltigeEntwicklungzufördern.Hier-fürwerde soziale undumweltrelevanteBest-Practice-Standardsdefiniert,diedurchdieICMM-Mitgliederim-plementiertundunabhängigverifiziertwerden.KnappdieHälftederglobalenBergwerksproduktionvonKup-fer(45%)entfälltaufICMM-Unternehmen.

5 NACHHALTIGKEITSASPEKTEDERWEITERVERARBEITUNG

Die Kupferverhüttung und Raffination greift wenigerstark in die natürliche Umwelt ein als der Bergbauauf Kupfererz. Jedoch werden auch hier natürlicheRessourcenwieWasser,BodenundLuft inAnspruchgenommen,worauseinnachhaltigkeitsrelevanterUm-welteinflussresultierenkann.

InderVerhüttungundRaffinationvonKupferisteinef-fektives Management der Abgasemissionen von beson-dererBedeutung.DurchdieOxidationdersulfidischenErze während des Röstens entsteht Schwefeldioxid,dasausderAbluftabgeschiedenwerdenmuss.HoheSchwefeldioxidemissionenausveraltetenKupferhüttenhabenz.B.inSambiainderVergangenheitzugesund-heitlichenProblemengeführt.DieStadtNorilskinRuss-landzähltaufgrundderEmissionenderdortigenNickel-KupferhüttenzueinemderamstärkstenverschmutzenOrte der Welt. Heute besitzen viele Kupferhüttenmoderne Abscheide-Einrichtungen, die es erlauben, über 99% des Schwefeldioxids aufzufangen und dieEmissionendamit auf ca. 2kgSO2 pro Tonne Kupfer zuverringern.DasSchwefeldioxidwirdzurProduktionvonSchwefelsäuregenutzt,dieinderelektrolytischenKupferraffinationVerwendungfindetoderzumBeispielzur hydrometallurgischen Gewinnung von Kupfer wei-terverkauft werden kann. Pro Tonne pyrometallurgisch erzeugtemKupferentstehenso2,5‒4TonnenSchwe-felsäure [10].

DatenausderBerichterstattung führenderKupferpro-duzenten weltweit deuten auf einen Gesamtenergiebe-

darf zur Erzeugung einer Tonne Kupfer, unter Einbezug des Bergbaus und der Aufbereitung, von 10‒70GJhin. Der Mittelwert liegt hier bei 22,2 GJ [24], was in der Größenordnung des Jahresverbrauchs eines deut-schen Vierpersonenhaushaltes liegt. Etwa 27% da-vonentfallenaufdieVerhüttungundetwa7%aufdieRaffination [22].Variationen imEnergiebedarf bei derVerhüttungsindwesentlichaufdieZusammensetzungdesKonzentrateszurückzuführen.MitdiesemEnergie-verbrauch ist ein Ausstoß von Treibhausgasen assozi-iert,welcherjenachEnergiemixstarkvariiert.LetztererbeeinflusstauchganzwesentlichdenAnteilderunter-schiedlichen Prozessschritte zur Erzeugung einer Ton-neKupferamCO2-Gesamtausstoß.Überdengesam-ten Prozess der Kupfererzeugung fallen so pro Tonne Kupfer imMittel 2.6t CO2e an, jedoch variiert dieser Wert aufgrund unterschiedlicher Abbau- und Aufberei-tungsmethoden, Erztypen- und Gehalte zwischen 1 und 9tCO2e [14,24].

Neben den Treibhausgasen sind auch Stäube in derAbluftvorhanden,die jenachZusammensetzungdesursprünglichenErzesSchwermetallewieKupfer,Anti-mon,Blei, BismutArsen,Nickel, Zink undSelen ent-halten können. Konzentrate, die aufgrund der Erzmi-neralogie z. B. sehr hohe Arsengehalte aufweisen, habenaufdemWeltmarkteinengeringerenWert.Fürdie Bergbauunternehmen kann es ab bestimmten Ge-haltenunerwünschterElementesogarschwerwerden,ihrKupferkonzentratüberhauptaneineKupferhüttezurWeiterverarbeitung zu verkaufen.Da bis zu 10%derKonzentratmasse in den Abluftstäuben verloren ge-hen kann und diese 20‒40%Kupfer enthalten kön-nen,fangenmoderneFilteranlagendieStäubeaufundrecyceln diese im Prozess, um das Kupfer so wieder zugewinnen[10].UnzureichendgefilterteAblufthatinvielenFällen zueiner starkenSchwermetallbelastungvonBödenundGewässerninderUmgebungvonKup-ferhüttengeführt.ImZusammenhangmitderTuticorin-Kupferhütte in Südindien etwa schwelt seit längeremein Konflikt, da diese für Luft- sowie Gewässerver-schmutzungen und damit verbundene gesundheitliche Auswirkungen auf die lokale Bevölkerung verantwort-lich gemacht wird. Im Verlauf des Konfliktes kam esimmer wieder zu teilweise gewalttätigen Protesten und einerStilllegungderAnlage.

DerWasserverbrauchbeiderVerhüttungundRaffina-tion von Kupfer ist im Vergleich zum Verbrauch bei Ab-bau und Aufbereitung eher gering. Der Gesamtwasser-verbrauchfüreineTonneKupferliegtimMittelbei74m3 [24], was etwa einem deutschen Vierpersonenhaushalt im Jahr entspricht. Wie auch bei der Energie variiert derWertaufgrundunterschiedlicherFaktoren,wiez.B.dem Erzgehalt, im Bereich von wenigen Kubikmetern


15bis zu 350 m3[24].DerAnteilderKupferverhüttungandiesemVerbrauchist jedochgeringundwirdfürChileimBereichvon4%angegeben[17].DieBeeinträchti-gungdesAbwassersdurchSchwermetalleisthingegeneine mögliche Herausforderung. Gewässerbelastun-gendurchEinleitungeneinerKupferhüttehabenz.B.inChilezuProtestenderlokalenBevölkerung,derenLe-bensgrundlagederFischfangbildet,geführt.DergrößtedeutscheKupferproduzentAurubisgibtfürseineHüttenundRaffinerienan,1,1gGesamtmetalleproTonneer-zeugten Kupfers in die Gewässer einzuleiten [33].

Wiezuvordargestellt(Abb.8)istdieWertschöpfungbeiderVerhüttungvonKupfer imVergleichzumBergbaugeringer. Ebenso ist die Anzahl an Arbeitsplätzen ge-ringer,jedochwerdenhäufighöherqualifizierteArbeits-kräftegebraucht.UmdenBeitragderKupferindustriezudennachhaltigenEntwicklungszielenderUNaufzuzei-genundzufördern,hatdieInternationalCopperAsso-ciation(ICA)2019dieInitiativeCopperMarkgegründet[34].DiesebewertetdienachhaltigkeitsrelevantenLeis-tungenteilnehmenderUnternehmenanhandder32vonder Responsible Minerals Initiative (RMI) in ihrem Risk ReadinessAssesmentTooldefinierten,Risikokategori-en[35],diedieBereicheUmwelt,SozialesundGover-nance umfassen. Dies ermöglicht Interessenten, wie z.B.AkteurendesFinanzwesensodernachgelagertenUnternehmen der Lieferkette, eine bessere Einschät-zung nachhaltigkeitsbezogener Aspekte unternehme-rischenHandelns inderKupferindustrievorzunehmenundinihreEntscheidungenzuintegrieren.DieLondonMetalExchange, einer der größtenHandelsplätze fürMetalleweltweit,hatkürzlichebenfallsStandards(LMEResponsible Sourcing) eingeführt, die Unternehmenverpflichten, einenNachweis über die verantwortlicheGewinnungderangebotenenRohstoffezuliefern.DerSchwerpunktliegthierbeiaufderEinhaltungderSorg-faltspflichten entsprechend dem OECD Leitfaden fürMineraleausKonflikt-undHochrisikogebieten,dieUn-ternehmenmüssenaberauchZertifizierungenbezüg-lich Umwelt- undArbeitsschutz (ISO 14001, OHSAS18001)nachweisen[32,36].

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17IMPRESSUMHerausgeber: ©BundesanstaltfürGeowissenschaftenundRohstoffe B1.2GeologiedermineralischenRohstoffe ArbeitsbereichBergbauundNachhaltigkeit Stilleweg2 30655Hannover

E-Mail:[email protected] www.bgr.bund.de

Autoren: LucasGilsbach

Unter Mitarbeit von: UlrikeDorner

Layout: Jolante Duba

Titelfoto: ©DirkHoffmann̶fotolia.com

Stand: Juli 2020

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Kupfer - Information zur Nachhaltigkeit