Reichen die natürlichen Ressourcen für 10 Mrd Menschen?¤s... · 2018-03-08 · Hamburger Zukunftsrat • 30.09.2017 • Armin Reller Reichen die natürlichen Ressourcen für 10

Hamburger Zukunftsrat • 30.09.2017 • Armin Reller

Reichen die natürlichen Ressourcen für 10 Mrd. Menschen?

Quelle: http://www.berliner-zeitung.de/wissen/ressourcen-ab-dem-2--august-lebt-die-menschheit-auf-pump-28103418;



Die Produkt- und Technologievielfalt in unserem Alltag



Funktionsmaterialien

Zerlegung von Permanentmagneten

Metalle

Mineralien

Bayer Material Science (BMS) sieht gute Perspektiven für eine steigende Verwendung von

Kunststoffen bei künftigen Mobilitätstechnologien.

Besonders attraktiv ist Polycarbonat.

Polymere

Biogene Werkstoffe

Bildquelle unten: http://www.k-zeitung.de/files/smthumbnaildata/lightboxdetail/1/3/8/3/4/5/Auto.jpg

Bildquelle oben: https://www.bosch-si.com/media/bosch_software_innovations/images_2/emobility_3/bosch_4519_cover_mappe_982x350_2_w982.jpg

Bildquelle oben: http://www.siemens.com/innovation/de/home/publications/research-and-management/Die-Rohstoff-Detektive/_jcr_content/par1/image_0.adapt.596.high.jpg/1411240819911.jpg

Bildquelle unten: http://www.lfu.bayern.de/geologie/rohstoffe/pic/141225_gr.jpg

Nassabbau von Niederterrassenkies in Bayern



Geosphäre

Quelle: Collage Lehrstuhl für Ressourcenstrategie

Biosphäre

Technosphäre

Unser Planet – ein Geschenk

http://www.upworthy.com/he-visited-one-of-the-worlds-oldest-cultures-and-came-away-with-these

Hamburg Zukunftsrat • 30.09.2017 • Armin Reller


Quelle: http://cometo.schule.at/begabt/astr1/LWolf1-Dateien/image016.jpg

Wahrscheinliche Kometenreservoire im Sonnensystem (Schema): Oortsche Wolke weit ausßerhalb der Plutobahn, Kulper-Gürtel jenseits der Neptunbahn

Planetensystem der Sonne



Quelle: GSF 1994

Aggregatzustände des Wassers im Sonnensystem



Quelle: UNEP 2002

Globale Wasservorkommen



Quelle: Das Greenpeace Buch vom Wasser / Natur Buch VerlagQuelle: Das Greenpeace Buch vom Wasser / Natur Buch Verlag

Quelle: Das Greenpeace Buch vom Wasser / Natur Buch Verlag



Vier Fünftel aller Krankheiten in den so genannten Entwicklungsländern gehen auf verunreinigtes Wasser zurück. Zu den „Wasser-Krankheiten“ zählen:

Durchfall / Cholera / Typhus / Malaria / Augenkrankheiten



Quelle: Meissner, 2004

Der weltweite Wasserverbrauch beträgt jährlich 5.500 Kubikkilometer

= 5.500.000.000.000.000 Liter → 115-fache Menge des Bodensees

…und wie viel Wasser braucht es für die Produktion?



Quelle landwirtschaftlichen Reichtums

und zwischenstaatlicher Konflikte

Quelle: Die Weltwoche, 19.03.1998

Der Atatürk-Staudamm in der Türkei



Quelle: http://academic.evergreen.edu/g/grossmaz/DICKEAC/









Landwirtschaft – Ernährung. Das Feld bestellen

Quelle: http://www.malerei-meisterwerke.de/bilder_gross/hennequin-und-herman-von)-limburg-brueder-(pol-tres-riches-heures-du-duc-jean-de-berry-(

stundenbuch-des-herzogs-von-berry)-szene-monatsbild-maerz-05452.html



150 Gramm(CH2O)1000N45K8Ca8Mg3P2S

= ?



150 g (CH2O)1000N45K8Ca8Mg3P2S

=

1 Kartoffel



Thomas Newcomen (1663 - 1729)



Quelle: Brücken, die die Welt verbinden / Prestel Verlag / S. 8

Dale Creek Bridge, Union Pacific Railway, um 1870



Quelle: https://f3.blick.ch/img/news/crop4060313/0164673346-chorizontal-w1200-h630/UEbernutzung-und-UEberkonsum-Die-Weltbevoelkerung-verbraucht-jaehrlich-drei-Mal-mehr-Ressourcen-als-der-

Planet-auf-natuerlichem-Weg-nachliefern-kann.jpg;



Landwirtschaft – Ernährung. Das Feld bestellenQuelle: http://www.planet-wissen.de/gesellschaft/landwirtschaft/geschichte_der_l

andwirtschaft/pwietraktorenlandmaschinenundtuckerndekultmobile100.html

Quelle: http://www.huerlimann-traktor.de/geschichte/

Vorbild für alle Traktoren war der Fordson aus den USA. Hanomag, Lanz, Deutz: die ersten deutschen Hersteller Dieselmotoren und Luftreifen setzen sich durch. Nach dem Zweiten Weltkrieg boomt der Traktoren-bau. Wenig später ziehen sich schon viele Hersteller zurück. Moderne Traktoren sind Hightech-Maschinen.

https://s-media-cache-ak0.pinimg.com/236x/41/78/51/

417851f62ff9a4357eacf1c0a3d848d3--old-tractors-a

ntique-tractors.jpg

http://www.huerlimann-traktor.de/geschichte/

https://www.ricardo.ch/kaufen/sammeln-und-seltenes/reklame-und-werbung/

schilder/blechschilder/blechschild-fordson-pologhing-traktor/v/an907151598/



Quellehttps://cs.wikipedia.org/wiki/Lanz_Bulldog#/media/File:Lanz_bulldog_schnitt.jpg

Landwirtschaft – Ernährung. Das Feld bestellen



Quelle: Wikimedia Commons

http://de.wikisource.org/wiki/Der_Guano_und_seine_Fundorte

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Rund 20.000 Tonnen Dünger stellt Peru jährlich aus Vogelkot her. Weil Guano reich an Mineralien, Phosphor und Nitraten ist, ist er sehr begehrt. Doch der Abbau auf der peruanischen Inselgruppe Ballestas birgt Gefahren für die Arbeiter: Der Kot enthält Ammoniak, und auf den kargen Inseln gibt es keinen Schutz vor der Sonne.



Phosphatgewinnung

Quelle: http://www.nauru.de/fotos_phosphat.php



Bildquelle: Oliver Gantner / Lehrstuhl für Ressourcenstrategie

Phosphatmine Sidi Chennane, Provinz Khouribga / Marokko



Industrie 10%

Düngemittel 90%

nzz.ch



Phosphorbelastung der globalen Süßwasserressourcen

Quelle: Petra Hutner / nach Vörösmarty et al. 2010, Daten von ArcGIS Online



Source: Petra Hutner / on the base of datas from Cordell 2008, Smit et al. 2009

Phosphorkreislauf



Quelle: GEO Nr. 10/2009

Industrielle Fleischproduktion



Energiebilanz der LandwirtschaftEnergiebilanz der Landwirtschaft



Die lange Reise der Lebensmittel



Quelle: http://www.sueddeutsche.de/wissen/karte-der-kohlendioxid-emissionen-fast-alles-ist-erleuchtet-1.2126619;

Karte der Kohlendioxid-Emissionen - Fast alles erleuchtet

Kohlendioxid-Ausstoß im Detail: Forscher zeigen Städte, Straßen und Schifffahrtsrouten, die für die Emission des klimaschädlichen Treibhausgases besonders verantwortlich sind.



Ausgangssituation: Lebensstile(e)



Der Turm zu Babylon von Pieter Bruegel, 1563, Kunsthistorisches Museum Wien





Quelle: http://www.sueddeutsche.de/wissen/karte-der-kohlendioxid-emissionen-fast-alles-ist-erleuchtet-1.2126619;

Karte der Kohlendioxid-Emissionen - Fast alles erleuchtet

Kohlendioxid-Ausstoß im Detail: Forscher zeigen Städte, Straßen und Schifffahrtsrouten, die für die Emission des klimaschädlichen Treibhausgases besonders verantwortlich sind.



Quelle: Chemical & Engineering News / Juni 2011 / S. 17 und 19

Building Small

Left:

Temple of Nanoscience, Rome‘s Dio Padre

Misericordioso Church, also known as the Jubilee

Church, retains ist bright white colour because of

Nanostructured titanium dioxide.

Right: Crystallizing Concrete: This colorized scanning Electron micrograph shows concrete (brown) crystallizing

around X-Seed crystals (blue) 500 nm to 30 µm across

Nanotechnology makes inroads in the

construction industry:



Quelle: Otto Buchmiller

Titanium Deposits and Titanium Producing Countries 2010

Datengrundlage: GERMANY TRADE

& INVEST 2011; KENMARE RESOURCES

PLC 2012; TITANIA A/S 2012; UNITED

STATES GEOLOGICAL SURVEY 2011, 2012a und 2012b; Kartengrundlage: UNIVERSITÄT

AUGSBURG



Titanoxid soll das Schmelzen in der Hand verhindern

Dank Nanokapsel mehr Kalzium in der Milch

In Ketchup sind längst Nanopartikel enthalten - ohne gekennzeichnet zu sein.

Aus dem Labor auf den Teller



Quelle: BASF

Dissipation von nanoskaligen Zinkoxid- und Titanoxidpartikeln



Quelle: http://www.docvital-shop.de/Vitalitaet/Fuer-Sie/NanoRepairKomplex.html





Quelle: Journal Nanoparticle Research / 2014 / p. 8



Quelle: Journal Nanoparticle Research / 2014 / p. 13



Quelle: Reller / Zepf



Quelle: Hargroves 2008 & Knox et al. 2008

Inn

ova

tio

nsg

rad

1785 1845 1900 1950 1990 2020

1. Zyklus

2. Zyklus

3. Zyklus

4. Zyklus

5. Zyklus

6. Zyklus???

WasserkraftDampfmaschineTextilmaschinen

moderne Eisenwerke

mit Kohlebetriebene

DampfschiffeEisenbahnStahlwerke

WerkzeugmaschinenFabriksysteme

ElektrizitätElektrotechnik

chemische IndustrieÖl und Kunststoffe

VerbrennungsmotorAutomobilindustrie

Kommunikationstech.

PetrochemieAutomobilElektronikFernsehenComputer

LuftfahrtindustrieKernenergieRaumfahrt

InformationstechnologieSoftwareentwicklung

digitale NetzwerkeMikroelektronikBiotechnologie

MaterialforschungRobotik

Nachhaltigkeiterneuerbare Energien

KreislaufwirtschaftGrüne Gentechnik

BionikNanotechnologie

Me

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00

8Basisinnovationen

Kondratjew-Zyklen



Quelle: GEO Nr. 10/2009

Erdölgewinnung auf Java



Quelle: National Geographic 2009

Dieselverkauf imTschad



Quelle: http://www.blick.ch/news/ausland/fraese-bleibt-in-steigrohr-stecken-oel-sprudelt-weiter-148188

Öl sprudelt…Wie lange noch?



Abbau von Ölsanden in Alberta





Quelle: http://Kirbach, Roland (2015): Im Plastik gefangen. In: Die Zeit, 25.06.2015 (26), S. 15-17.



Ohne Worte



Der geschenkte Planet



Erhöhte Material- und Funktions-Diversität durch technologische Entwicklungen

Quelle: Achzet / Reller, 2011

Die Anzahl der intensiv genutzten Elemente hat sich unter dem Einfluss der technologischen

Entwicklung der letzten hundert Jahre massiv erhöht.

SSK Friedberg / Umweltpreisverleihung • 27.07.2017 • Armin Reller


Quelle: Ecoinvent Centre 2009

Spezifische Umweltbelastungen bei der Primärproduktion ausgewählter Metalle



Quelle: Wagner 2008

Geopolitical Risks and Potentials of Mineral Resources


Unser Planet – ein GeschenkRessourcenstrategie



Goldminenarbeiter in Ghana

Quelle: National Geographic / 2009



Sebastiao Salgado

Rohstoffgewinnung – Bergbau – Exploration: Goldmine



Illustrationen aus: Die Welt von Morgen, Birkel-Sammelalbum, 1959



Verkehr der Zukunft?



Quelle: http://www.knowledge.allianz.at/deutsch/multimedia/bildergalerien/emissionen/2.html

Weltweite Zunahme des Individualverkehrs



Quelle: hvv-mobility.com / Hartwig et al. 2001

Katalysator mit Palladium-

beschichtetem Aluminiumoxid

Katalysator mit Palladium-beschichteten Keramikwaben

Einsatz von Platingruppenmetallen in der Katalysatortechnik



31 tName and Location of Mining

Proportion of the World Market

Output in 2002

Main Application Areas of PlatinIndependent State

Area of Sovereignty

Island / Island Group

Capital

Scale: 1 : 35.000.000

Design and Kartography:A. Reller, S. Meißner

Basic Map: http://www.weltkarte.com/

138 t74,2 %Bushveld, South Afrika

5 t2,7 %Choco District, Columbia

12 t6,5 %Sudbury District, Canada

31 t16,6 %Ural, Russia

Global Mining, Utilisation and Dissipation of Pt



CeO2 #A

CeO2-PtCeO2-Pt

• Cellular response changes dramatically when Pt nanoparticles (1-3 nm) are added on CeO2 #A

• Interaction with mitochondria?

50 nm

Cellular Uptake of CeO2-Pt Nanoparticles by HMEC-1

Quelle: Adriano A. Torrano, Christoph Bräuchle / LMU München



Quelle: Sebastian Amrhein

Das demontierte Untersuchungsobjekt (Komponentenebene)

und das komplett zerlegte Ladegerät

Kritikalitätsbewertung eines Fahrrads




Kritikalitätsbewertung eines Fahrrads - Prozesskette



Beispiel einer Datentabelle aus dem Hotspot-Board









…die Beleuchtung macht heute ca. 8 % am gesamten Energieverbrauch in Deutschland aus…



Source: Bianca Pohl – Leuchtstoffe für LED-Applikationen / 2009



Quelle: Oscar Klier / 2016

60 Watt Äquivalent Modularer Aufbau mit 6 Filamenten

Heimbeleuchtung (LED Filament)



Natriumdampflampe LED Retrofit

Straßenbeleuchtung

Quelle: Oscar Klier / 2016

Songdo City – die modernste

Stadt der Welt, in der digitale

Vernetzung und riesige

Datenströme alles regeln

Quelle: SonntagsZeitung / 01.11.2015 / S. 59

Songdo City in Südkorea – eine Stadt wie eine Platine



Funkzwerg: 1989 verkaufte AEG noch Mobiltelefone, das Teleport C war damals eineSensation. Es wog nur 585 Gramm und war somit seinerzeit eines der leichtestenFunktelefone fürs analoge C-Netz.

Motoraola International 1000: das erste GSM-Mobiltelefon des US-Herstellers war in Deutschland für mehr als 3.000 Mark erhältlich. Es wog mehr als zwei Kilo, galt aber dennoch als „portabel“ – man konnte ja den Koffer aus dem Auto tragen.



Quelle: Wikipedia Commons



Quelle: http://Kirbach, Roland (2015): Im Plastik gefangen. In: Die Zeit, 25.06.2015 (26), S. 15-17.

Derzeit kleinster Sensor-ChipQuelle: Fraunhofer IZM



Quelle: nach Theis, 2007

Materialvielfalt in der Halbleiterindustrie



Material % Weight

Silizium 24,8803Plastik 22,9907Eisen 20,4712Aluminium 14,1723Kupfer 6,9287Blei 6,2988Zink 2,2046Zinn 1,0078Nickel 0,8503Barium 0,0315Mangan 0,0315Silber 0,0189Beryllium 0,0157Kobalt 0,0157Tantal 0,0157Titan 0,0157Antimon 0,0094Cadmium 0,0094

Material % Weight

Bismuth 0,0063Chrom 0,0063Quecksilber 0,0022Germanium 0,0016Gold 0,0016Indium 0,0016Ruthenium 0,0016Selen 0,0016Arsen 0,0013Gallium 0,0013Palladium 0,0003Europium 0,0002Niob 0,0002Vanadium 0,0002Yttrium 0,0002Platin in SpurenRhodium in SpurenTerbium in Spuren

Ressourcenstrategie



Quelle: http://www.zeit.de/digital/2012-10/fs-google-rechenzentren

Im Maschinenraum des Internets

Googles Rechenzentrum in Council Bluffs, Iowa,

hat eine Fläche von über 10.000 Quadratmetern.

© Connie Zhou/Google





Mexico-Stadt, vor gut 100 Jahren – und heute



Ressourcenverbrauch pro Kopf und Jahr

Jäger und Sammler

1 Tonne

Agrargesellschaften

3 – 5 Tonnen

Industrielle Revolution Industriezeitalter

10 – 35 Tonnen

Ernährung

Behausung

Bewaffnung

etc.

Ernährung

Futtermittel

Gebäude

Gerätschaften

etc.

Fossile Energieträger

Güter des

gehobenen Grundbedarfs

Luxus- und

Konsumartikel

Hightech

etc.

Der Ressourcenverbrauch steigt kontinuierlich



Dank

• Renate Diessenbacher• Claudia Schmidt, Simon Meißner, Andrea Thorenz• Ben Achzet, Stefan Brandl, Volker Zepf, Irina Oswald, Petra Hutner• Studierende der Physik, der Materialwissenschaften und der Geographie

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