Life cycle assessment of gold: Comparative evaluation of primary and secondary production

Gold ist seit Jahrtausenden begehrt und wird oft mit Reichtum, Macht und Sicherheit gleichgesetzt. Die Gewinnung von Gold hat jedoch erhebliche Umweltauswirkungen. Dazu gehören ein hoher Ressourcen- und Energieverbrauch, der umfangreiche Einsatz potenziell gefährlicher Chemikalien, wie Cyanid oder Quecksilber, toxische Emissionen sowie die Veränderung der Landnutzung. Die Tatsache, dass Gold der Rohstoff mit der größten Anzahl an Minen ist, macht die ökologischen Auswirkungen besonders relevant. Zur Untersuchung solcher Umweltauswirkungen eignet sich die Methode der Ökobilanz (life cycle assessment, LCA), die umweltrelevante Stoffströme entlang des gesamten Lebenszyklus von Produkten und Dienstleistungen bewertet und deren Umwelt-auswirkungen in verschiedenen Kategorien berechnet. In dieser Dissertation werden die wichtigsten Produktionswege für Gold, industrieller Gold- und Kupferbergbau, Kleinbergbau (artisanal and small-scale mining, ASM), Recycling von Altgold und Elektroschrott (waste electrical and electronic equipment, WEEE) mit der LCA-Methode analysiert. Eine umfangreiche Literaturrecherche ergab, dass Goldproduktion aus ASM und Recycling von Altgold in den gängigen LCA-Datenbanken nicht enthalten sind. Darüber hinaus gibt es erhebliche Datenlücken in Bezug auf den industriellen Bergbau, die häufig durch vereinfachte Extrapolationen, genannt intersystemic data scaling (IDS), geschlossen werden. In einer methodischen Studie wurde das Problem der Koproduktion in der LCA am Beispiel einer finnischen Kupfermine analysiert. Es wurden verschiedene Allokationsmethoden angewandt und auf ihre Eignung hin diskutiert. Es zeigte sich, dass eine stärkere Fokussierung auf den Nutzen eines Produktsystems anstelle von strengen Hierarchien, die eine Allokationsmethode als generell vorteilhaft gegenüber einer anderen bewerten, sinnvoll wäre. Um das Fehlen von Daten zu Gold aus ASM in Ökobilanzdatenbanken zu beheben, wurden über 100 Datensätze aus 47 ASM-Minen im brasilianischen Amazonasgebiet erhoben und ausgewertet. Diese Datensätze umfassen den Energiebedarf und die Quecksilberverwendung. Trotz des Einsatzes von Retorten zum Recycling von Quecksilber, wird eine jährliche Freisetzung von etwa 2,5 Tonnen Quecksilber beobachtet. Der Energiebedarf und die daraus resultierenden CO2 Äquivalente von ASM sind mit denen des industriellen Bergbaus vergleichbar. Für die vorliegende Dissertation wurden auch Primärdaten für die Goldproduktion aus Altgold erhoben und anschließend mittels LCA bewertet. Die LCA Ergebnisse zeigen, dass diese Produktionsroute nicht nur besonders niedrige Umweltwirkungen aufweist, sondern auch für etwa 30 % der jährlichen Goldproduktion verantwortlich ist. Sie ist daher besonders relevant für LCA-Datensätze, die versuchen einen universellen Goldmarkt zu modellieren (market datasets). Dagegen wird die gängigste Prozesstechnologie für das Recycling von Gold aus WEEE, das pyrometallurgische Recycling, in Ökobilanzstudien nicht ausreichend diskutiert. Es wurde gezeigt, dass die Verbrennung des Kunststoffanteils im WEEE für den größten Teil der CO2-Äquivalente verantwortlich ist. Dies führt zu einem Dilemma für die Hüttenindustrie, in dem Bemühungen um eine Kreislaufwirtschaft zu mehr CO2-Emissionen führen und typische Dekarbonisierungsstrategien scheitern.