Rohstoffe / Ausgangsstoffe

Hauptbestandteile

Metalle kommen in den seltensten Fällen in gediegener Form vor. Damit muss bei der Gewinnung der Mineralien aus den Erzlagerstätten je nach Metallgehalt des Erzes eine sehr große Menge an Gestein bewegt, gesichtet und aufbereitet werden. Die Erze enthalten das Metall nicht in metallischer Form, sondern in Form chemischer Verbindungen: Oxide, Sulfide, Oxidhydrate, Carbonate, Silicate.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Durch den oberirdischen Abbau (Tagebau) können Erzgruben entstehen, deren Ausmaße sich über mehrere Quadratkilometer erstrecken können.
Im Untertagebau werden ausschließlich die metallhaltigen Erze abgebaut, sodass wesentlich weniger Abraum entsteht (bei Zink und Kupfer gibt es beide Varianten – ober- und untertägig); Zudem werden die entstandenen Hohlräume teilweise wieder mit Bergematerial aufgefüllt.

Bei der Aufbereitung der Erze wird das geförderte Erz zunächst durch Brechen und Mahlen zerkleinert und dann Trennprozessen zugeführt, welche die metalltragenden Komponenten separieren. Meist wird der Erzgehalt noch am Gewinnungsort erhöht und das daraus gewonnene Erzkonzentrat mittels Hochseefrachter exportiert.

Verfügbarkeit

In der Bundesrepublik Deutschland findet kein Erzbergbau mehr statt, jedoch befinden sich hier sehr leistungsfähige Metall-Hütten. Metallerze bzw. Erzkonzentrate werden aus der ganzen Welt nach Deutschland eingeführt und hier weiterverarbeitet. Energieaufwand ist daher auch für den Transport durch Hochseefrachter, Binnenfrachter und Güterzüge notwendig.
Im Jahre 1998 wurden weltweit insgesamt ca. 320 Milliarden Tonnen nicht regenerierbarer Mineralien und Energieträger gefördert und statistisch erfasst. Davon entfielen ca. 6,3 Milliarden Tonnen auf Metalle (nicht enthalten sind z. B. die Mengen an Abraum), das entspricht knapp 2 % der Gesamtmenge.
Zu den geförderten Metallmengen muss je nach Zugänglichkeit, Abbautechnik und vor allem Metallkonzentration des Erzes ein ökologischer Rucksack in der Größenordnung von 1:350.000 für Gold und Platin, 1:7500 für Silber, 1:420 für Kupfer und 1:14 für Eisen dazu gerechnet werden.

Umwelt- und Ressourcenverbrauch

Es gibt stetig Effizienzsteigerungen bei den Stoff- und Energieströmen, also auf eine Verbesserung der Ressourceneffizienz durch bessere Ressourcenausnutzung, höhere Wirkungsgrade, höhere Recyclingraten, Nutzungsintensivierung und Nutzendauerverlängerung von Produkten, zugleich steigt jedoch der Ressourcenverbrauch global weiter an.

Zitiert in Nachhaltige Metallwirtschaft Hamburg S.86

»Spätestens seit dem Bericht des Club of Rome über die Grenzen des Wachstums sind Angaben über statische Reichweiten nicht regenerierbarer Ressourcen in der allgemeinen Öffentlichkeit bekannt geworden. Die Endlichkeit dieser Ressourcen leuchtet wie erwähnt unmittelbar ein. Spätestens wenn dann aber die Reichweite einiger globaler Ressourcen wie z. B. des Erdöls, seit über 30 Jahren ca. 30 Jahre betragen soll, werden die meisten Menschen stutzig. Statische Reichweiten werden (zugegebenermaßen ziemlich schlicht) errechnet aus den bekannten Reserven geteilt durch die derzeitige globale Jahresproduktion. Statische Reichweiten sind eben ‚statische’ Aussagen (Momentaufnahmen) inmitten einer äußerst dynamischen Situation. Als Reserven werden diejenigen Lagerstätten bezeichnet, die heute schon bekannt sind, und die mit den heutigen Technologien wirtschaftlich ausgebeutet werden können. Damit ist klar, dass Aussagen über Reserven von mindestens drei unabhängigen Variablen abhängig sind:

• vom aktuellen Wissen über (bzw. der Intensität der Suche nach) Lagerstätten, deren Typus (Bindungsform, Begleitelemente), deren Verteilung und Größe sowie den jeweiligen Erzkonzentrationen
• vom aktuellen Stand der Technik, der Effektivität und Effizienz der Erz- und Metallgewinnung (z. B. Verhältnis Erz zu Abraum und Begleitstoffen, Ausbringungsrate, Arbeitsproduktivität, Material- und Energieeffizienz)
• von der aktuellen Kosten- und Erlössituation, also von der Kapitalrendite (die wiederum abhängig ist z. B. vom aktuellen Dollarkurs, Zinsniveau und den Steuersätzen), den Betriebskosten (die wiederum abhängig sind z. B. vom Lohnniveau, den Energie- und Materialkosten und den Standards des Arbeits- und Umweltschutzes) sowie von den Metallpreisen.« (S.86-87)

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Aus Gründen einer optimalen Rohstoffnutzung sowie des Umweltschutzes kommt einer Wiederverarbeitung von Metallschrott steigende Bedeutung zu. Je nach Legierungsanteil können die verschiedenen Metalle ohne Einbußen in den Materialeigenschaften vollständig recycelt werden. In Deutschland werden die meisten Metalle mit über 80% im Kreislauf geführt. 

Radioaktivität

Bei den derzeit handelsüblichen Bauproduktgruppen sind aus der Sicht des Strahlenschutzes keine Einschränkungen erforderlich. Allerdings ist auch weiterhin die vorgegebene Beschränkung des Anteils industrieller Rückstände als Zuschlag zu beachten, siehe ausführliche BfS-Informationen zu Baustoffen unter http://www.bfs.de/de/ion/anthropg/baustoffe.html.

Die im Bauwesen verwendeten Metalle sind nicht radioaktiv und tragen daher nicht zur Strahlenexposition der Bewohner bei. Blei beispielsweise absorbiert durch seine große Dichte Schallwellen, Röntgen- und radioaktive Strahlen und wird daher als Schutzmaterial in der Röntgenmedizin oder Atomindustrie eingesetzt.

Quellen

Abbildung: Wellmer, F.-W.;Wagner, M.: Metallic Raw Materials – Constituents of our Economy. From the Early beginnings to the Concept of Sustainable Development, in: von Gleich, A.;, Ayres, R.; Größling-Reisemann, S. (eds.):Sustainable Metals Management, Kluwer Dordrecht 2004

Zitat: Nachhaltige Metallwirtschaft Hamburg, Erkenntnisse – Erfahrungen - praktische Erfolge, Endbericht des BMBF-Projektes: Effizienzgewinne durch Kooperation bei der Optimierung von Stoffströmen in der Region Hamburg, 2004

Herstellung

Herstellungsprozess

Die Metallerzeugung ist aufgrund der zahlreichen aufbereitungstechnischen und metallurgischen Verfahrensschritte vom Erz zum Metall ein energieintensiver Prozess. Je nach Metall differieren der Energieaufwand wie auch die Anteile von Bergbau, Aufbereitung sowie Reduktion und Raffination stark. 

Umweltindikatoren / Herstellung

Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren in WECOBIS soll zukünftig ausschließlich die Datenbank Ökobau.dat des Informationsportals Nachhaltiges Bauen des BMVBS liefern.

Die Ökobau.dat stellt Umweltprofile für Bauprodukte bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Lebenszyklusanalyse eingesetzt werden. Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Live- Datensätze.
Weiterführende Informationen zur Ökobau.dat im Zusammenhang mit dieser Produktgruppe finden sich in WECOBIS unter Fachinformationen / Reiter Umweltdeklarationen → Ökobau.dat / Umweltindikatoren

Da in der Herstellung von Bauprodukten ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen ist, stellt die Graue Energie (kumulierter Primärenergieaufwand nicht erneuerbar) dafür einen guten Indikator dar.

Im Kapitel Energieaufwand finden sich ggf. allgemeine Informationen zum Thema, die die Produktgruppe prägen.

Energieaufwand

Der Energieaufwand für die Herstellung von Metallen kann erheblich differieren. Aufgrund der geringeren Legierungsanteile weisen unedlere Metalle einen geringeren Energieaufwand auf; den größten Einfluss auf den Energieaufwand hat jedoch der Anteil an Recyclaten, da bei Metallen die Schritte der Rohstoffgewinnung, Rohstoffaufbereitung, der Verhüttung und lange Transportwege wegfallen. Die Recyclate müssen lediglich sortiert, aufbereitet und umgeschmolzen werden, zu beachten jedoch ist, dass nicht bei jedem Metall das so entstandene Sekundärmetall von gleicher Qualität ist wie das Primärmetall.

Charakteristische Emissionen

In der Umgebung von Metallhütten sind die Böden oft mit Schwermetallen durch Emissionen aus vergangenen Jahrzehnten belastet. Emissionen stammen aus den Rauchgasen, vor allem aus CO, CO₂, SO₂, und NO_x und enthalten unterschiedliche Schwermetallbestandteile.  Ab dem 1. Januar 2005 ist ein Tagesmittelwert für PM₁₀ (Schwebstaub oder das atmosphärische Aerosol bezeichnet man in der Wissenschaft international als Particulate Matter (PM)) von 50 μg/m³ bei 35 zugelassenen Überschreitungen pro Jahr einzuhalten. Der Jahresmittelwert beträgt ab 2005 40 μg/m³ (22. Bundes-Immissionsschutzverordnung (BImSchV) vom 11. September 2002).
Aufwändige Messungen der prozessbedingten diffusen Staubemissionen, zum Beispiel in der Metallindustrie, ergaben, dass dort mittlerweile circa 80 % der Feinstaubemissionen nicht durch den Schornstein, sondern aus Dachöffnungen, Hallentoren oder Fenstern kommen.

In der metalloberflächenveredelnden Industrie (Feuerverzinken, Anodisieren, Galvanisieren, Plattieren, Brünieren, Phosphatieren, Ätzen,...), die durch eine große Zahl vielstufiger Bearbeitungsverfahren gekennzeichnet ist, wird eine Vielzahl chemischer Stoffe und Hilfsstoffe verwendet. Die dabei anfallenden Abfallprodukte lassen sich durch verschiedene Verfahren reduzieren wie z. B. durch Rückgewinnung von Stoffen und Prozesslösungen bzw. durch Regenerieren von Prozessbädern, sowie durch die Verwertung von Abfallstoffen in anderen Industriezweigen. Bedingt durch die chemischen Reaktionsabläufe bei der Oberflächenbehandlung (z. B. Beizen) sind die emittierten Stoffe wasser- und luftbelastend und müssen durch entsprechende Verfahren der Abwasserbehandlung (z. B. Kreislaufführung) und Abluftreinigung zurückgehalten werden.

Maßnahmen Gesundheitsschutz

Die Mitarbeiter in den Hüttenwerken müssen gegen Hitze, Blendung, Flammen und Lärm geschützt sein.

Maßnahmen Umweltschutz

Umweltschutzmaßnahmen bestehen insbesondere in der Einhausung der Produktionsanlagen und Kreislaufführung von Flüssigkeiten und Gasen (z. B. Reinigungswasser, Elektrolytlösung etc.). Des Weiteren helfen Filteranlagen zur Reinhaltung der Luft.

Transport

In der Bundesrepublik Deutschland findet kein Erzbergbau mehr statt, jedoch befinden sich hier sehr leistungsfähige Metall-Hütten. Metallerze bzw. Erzkonzentrate werden aus der ganzen Welt nach Deutschland eingeführt und hier weiterverarbeitet.

Verarbeitung

Technische Hinweise / Verarbeitungsempfehlungen

Die Verarbeitung der Metalle bringt im Vergleich zu anderen Baustoffen keine besonderen Gesundheits- bzw. Umweltgefährdungen solange die einschlägigen Unfallverhütungsvorschriften beachtet werden. Dies betrifft vor allem den Staubgrenzwert. Rest- und Abfallstoffe werden fast gänzlich gesammelt, sortiert und der Wiederverwertung zugeführt.

Für das Schweißen, Schneiden, Löten, Wärmen gilt die Unfallverhütungsvorschrift (GUV 3.8), in der besonders auf eine von gesundheitsgefährdenden Stoffen freie Atemluft hingewiesen wird und Schutzeinrichtungen gegen die optische Strahlung im ultravioletten, sichtbaren und infraroten Bereich gefordert werden.
Beispiele für Verfahren, bei denen die Freisetzung gesundheitsgefährlicher Stoffe gering ist:

• Wolfram-Inertgasschweißen (WIG-Schweißen)
• Unterpulverschweißen (UP-Schweißen)
• Plasmaschneiden mit Wasserabdeckung.

Beim Schutzgasschweißen mit hochlegiertem Schweißzusatz ist die Freisetzung von krebserzeugenden Anteilen im Rauch wesentlich geringer als beim Lichtbogenhandschweißen mit umhüllten hochlegierten Stabelektroden. Werden hingegen Nickelbasiswerkstoffe oder Reinnickel als Schweißzusatz verwendet, ist die Freisetzung von krebserzeugenden Anteilen im Schweißrauch beim Lichtbogenhandschweißen geringer als beim MIG/MAG-Schweißen.

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Risiken bei Arbeiten im Zusammenhang mit Metallen entstehen z. B. beim Bohren, Fräsen, Sägen oder Schweißen (Staubentwicklung). Das Tragen von persönlicher Schutzausrüstung z. B. Hand- und Augenschutz notwendig. Des Weiteren gehen Gesundheitsgefahren überwiegend von der ätzenden Wirkung sowie den beim Weichlöten freiwerdenden Ammoniak- und Salzsäuredämpfen aus.

AGW-Werte

Die beim Schweißen entstehenden partikelförmigen Stoffe sind sehr fein. Sie besitzen in der Regel einen Durchmesser kleiner als 1 µm (vorwiegend kleiner als 0,1 µm), sind daher alveolengängig und werden als "Schweißrauche" bezeichnet. Partikel, die im Größenbereich < 0,1 µm liegen, werden als ultrafeine Partikel bezeichnet.¹
Weitere Informationen hierzu finden sich im Datenblatt Stahl.

REACH / CLP

Die REACH-Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und den Umgang mit Industriechemikalien. Zur Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen, dient die CLP-Verordnung (Verordnung über die Einstufung, Kennzeichnung und Verpackung von Stoffen und Gemischen), um ein hohes Schutzniveau für die menschliche Gesundheit und die Umwelt zu gewährleisten.

Wird ein Produkt nicht als Stoff oder Gemisch, sondern als Erzeugnis eingestuft, ist kein Sicherheitsdatenblatt (SDB) erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen. Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden.

Metallprodukte bzw. Formteile aus Metallen werden als Erzeugnis eingestuft. Aus diesem Grund ist kein Sicherheitsdatenblatt erforderlich und Gefahrstoffbezeichnungen entfallen.
Lediglich besonders besorgniserregende Stoffe (SVHC) müssen ausgewiesen werden. Produkt bezogene Informationen hierzu finden sich dann in den Sicherheitsdatenblättern (SDB) des Herstellers.

Einstufungen und Gesundheitsgefahren nach GISBAU

In Wingis-Online sind keine Informationen zu den in Wecobis aufgeführten Metallen enthalten.

Emissionen

Bei der Verarbeitung von Metallen kann es zu Emissionen insbesondere beim Bohren, Fräsen, Sägen oder Schweißen (Staubentwicklung) kommen. Bei nicht fach- und sachgerechter Verarbeitung kann es z. B. auch durch erhöhte Löttemperaturen zu einem Anstieg der Schadstoffemissionen kommen.

Umweltrelevante Informationen

Energiebedarf

Bei der Verarbeitung von Bauteilen aus Metall kann Energie für eine Wärmebehandlung benötig werden, mit der gewünschte Gebrauchseigenschaften durch zielgerichtete Beeinflussung bzw. Änderung des Gefügebaus eingestellt werden können. Des Weiteren kann Energie zum Umformen (Biegen/Anpassen) von Blechen oder Fügen (Löten, Schweißen) benötigt werden.

Wassergefährdung

Nach derzeitigen Erkenntnissen liegt bei den meisten Metallen keine Wassergefährdung vor.
Blei gilt jedoch als giftig für Wasserorganismen und darf deshalb nicht in Gewässer gelangen.

Quellen

1 TRGS „Schweißtechnische Arbeiten" (TRGS 528) auf Bg Bau Allgemeines über Schadstoffe, Online-Quelle (abgerufen 04/2014)

Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken Neuzustand

Informationen hierzu finden Sie in den jeweiligen Datenblättern

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Informationen hierzu finden Sie in den jeweiligen Datenblättern

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

In der Regel bergen Metalle keine Brandrelevante Gefährdung. Bei Stahl kommt es im Brandfall durch Erweichung des Stahls zu Verformungen und somit zum langsamen Versagen der Stahlkonstruktion. Gesundheitsschädliche Gase können unter Umständen bei der Verbrennung der Beschichtungsstoffe auf dem Stahl entstehen. Vom Stahl selbst werden keine giftigen Stoffe abgegeben.

Wassereinwirkung

Bei Wassereinwirkung sind i. d. R. keine Umwelt- und Gesundheitsrisiken zu erwarten. Werden aber saure Wässer durch Kupferleitungen geleitet, können geringe Kupferionenkonzentrationen herausgelöst werden. Auch das Lösen geringer Mengen an Blei durch den Regen aus Bleiwerkstoffen, beispielsweise Dachplatten aus Blei, trägt zur Bleibelastung der Gewässer bei und sollte daher vermieden werden. Des Weiteren können sich unter Umständen auch Bestandteile aus Beschichtungsstoffe lösen und in den Boden eindringen. 

Beständigkeit Nutzungszustand

Die Beständigkeit von Metallen gegenüber Umgebungsbedingungen wie Feuchtigkeit und Sauerstoff sind unterschiedlich. Zink, Kupfer oder Aluminium bilden festanhaftende Schutzschichten aus, die sehr dicht sind und sich bei Verletzung "selbst heilen" wodurch sich ein Langzeitschutz gegen Witterungseinflüsse ergibt. Stahl z. B. hat eine hohe Affinität zu Sauerstoff und korrodiert unter Feuchteeinfluss sofort. Dieses Rosten ist mit hohen Abtragungsraten des Stahls verbunden, so dass vor allem im Außenraum der Stahl gegen Korrosion mit Überzügen und / oder Beschichtungen geschützt werden muss. Im Beton ist der Stahl aufgrund des basischen Milieus des ihn umgebenden Betons gegen Korrosion geschützt, solange die Karbonatisierung des Betons den Bewehrungsstahl nicht erreicht hat.
Abtragungsraten¹

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.
→ Datenbank als PDF

Instandhaltung

Bei den meisten Metallen sowie bei Stahlbauteilen erfolgt eine Instandhaltung insbesondere in der Erneuerung der Korrosionsschutzbeschichtungen.

Nachnutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Die meisten metallischen Bauelemente können ohne größere Umwelt- und Gesundheitsrisiken zurückgebaut werden. Bei Bauteilen aus Blei, Zink oder Kupfer muss darauf geachtet werden ein Staubaufkommen zu verhindern, weil diese Stäube gesundheitsgefährdend sein können.

Wiederverwendung

Bauteile aus Metall z. B. Armaturen, Rinnen, Bleche können je nach Zustand direkt wiederverwendet werden, oder wenn das nicht möglich ist der stofflichen Verwertung zugeführt werden.

Stoffliche Verwertung

Die im Bauwesen eingesetzten Metalle können dem Herstellungsprozess wieder zugeführt werden, in dem sie wieder eingeschmolzen werden. In den meisten Fällen sind keine Eigenschaftsverschlechterungen zu erwarten.

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Eine Deponierung der Metalle findet im Grunde nicht statt, da alles dem Recyclingprozess zugeführt wird und somit im Kreislauf geführt wird. Je nach Herstellungsprozess können schwermetallhaltige Stäube entstehen, die gegebenenfalls deponiert werden müssen.

EAK-Abfallschlüssel