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Metalle der Zukunft: Wie wichtig ist Nickel?
Das sogenannte „Teufelsmetall“ wurde 1751 in den Kobaltminen von Hälsingland in Schweden entdeckt. Diesen zweifelhaften Namen erhielt Nickel von den Bergleuten, die als Erste auf das Erz stiessen. Warum? Sie machten übernatürliche Kräfte dafür verantwortlich, dass man daraus kein Kupfer gewinnen konnte.
Heute hat Nickel einen wesentlich besseren Ruf. Das verformbare, silbrig-weisse Metall hat im Periodensystem die Ordnungszahl 28 und wird seit Langem zur Produktion von Legierungen wie Edelstahl genutzt. Darauf entfallen etwa 70% der globalen Nachfrage nach Nickel.1 Heute unterstützt es zudem ein neues Innovationszeitalter im Energiesektor.
Die Rolle von Nickel bei der Energiewende
Die Welt befindet sich im Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien und saubereren Energiequellen. Wir bei Lombard Odier gehen davon aus, dass die Elektrifizierung unserer Wirtschaft dadurch von heute 20% auf 70% im Jahr 2050 steigen wird. Bei dieser Umstellung könnte Nickel eine zentrale Rolle spielen. Aufgrund seiner Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen und Korrosion ist es für viele kohlenstoffarme Technologien unverzichtbar, von Solarmodulen und Windturbinen bis hin zu Kernkraftwerken und Kohlenstoff-Abscheidesystemen.
Die wichtigste Rolle dürfte Nickel jedoch für die Batterieproduktion spielen. Es steigert die Leistungsfähigkeit von Batterien, indem es die Energiedichte erhöht. Dies ermöglicht höhere Spannungen und Speicherkapazitäten, ohne die Stabilität zu beeinträchtigen. Aus diesem Grund wird Nickel in Lithium-Ionen-Batterien eingesetzt, beispielsweise in Nickel-Mangan-Cobalt- und Nickel-Cobalt-Aluminium-Formulierungen. Entscheidend ist, dass Nickel in der Regel preiswerter ist als Konkurrenzmetalle wie Lithium und Cobalt.2 Nickelhaltige Batterien können daher die Kosten für die Speicherung von Überschüssen bei der Erzeugung erneuerbarer Energie senken.
Dank dieser Batterien werden Elektrofahrzeuge (EF) immer erschwinglicher. Zudem beschleunigen gesetzliche Massnahmen die Verbreitung von Elektrofahrzeugen und das Ende des Verbrennungsmotors. Beispiele dafür sind die hohen Investitionen der USA in die EF-Infrastruktur3 sowie die Verfügungen in der EU4 und Grossbritannien, dass bis 2035 alle neuen Pkw und Transporter emissionsfrei sein müssen5. Die globale EF-Produktion soll Schätzungen zufolge von 2 Millionen Fahrzeugen im Jahr 2018 auf 21 Millionen Fahrzeuge im Jahr 2030 steigen.6
Aufgrund dieser Trends sowie weiterer politischer Massnahmen zur Reduktion der CO2-Emissionen wird seit Langem ein Anstieg des Nickelbedarfs erwartet.7 Einigen Prognosen zufolge werden bis 2030 41% des weltweiten Nickelbedarfs auf Batterien entfallen; 2021 waren es nur 7%.8 Das zeigt, wie enorm wichtig das Metall für den Aufbau einer nachhaltigeren Zukunft ist.
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Der Bedarf an Nickel steigt
Für den erwarteten Anstieg des Nickelbedarfs in den kommenden 20 Jahren werden nach Angaben der Internationalen Energieagentur (IEA) zum grössten Teil Elektrofahrzeuge und Energiespeicherung verantwortlich sein.9 Prognosen zufolge wird der Bedarf dieser Sektoren bis 2040 um das 40-Fache steigen. Das übertrifft bei Weitem die erwartete, ebenfalls beträchtliche Steigerung im Bereich der kohlenstoffarmen Stromerzeugung, wo der Bedarf um das Dreifache wachsen soll. Zusammen könnten 2040 über die Hälfte des gesamten Nickelbedarfs auf diese Bereiche entfallen. Das wäre eine grosse Veränderung gegenüber heute, da aktuell 65% des gesamten Nickels in die Produktion von Edelstahl gehen.10
Aber nicht nur beim Bedarf geht es aufwärts – auch das Material selbst könnte zum Höhenflug ansetzen. Aufgrund ihres geringen Gewichts und der hohen Energiedichte eignen sich nickelhaltige Lithium-Ionen-Batterien besonders gut für Drohnen.3 Die unterschiedlichen Anwendungsmöglichkeiten dieser aufstrebenden Technologie reichen von automatisierten Lieferdiensten über die Landwirtschaft bis hin zur Strafverfolgung. Prognosen zufolge wird sich der Markt für Drohnenbatterien bis 2026 mehr als verdoppeln.11
Die IEA geht davon aus, dass auch die in anderen Sektoren eingesetzten Mengen steigen werden, mit 15% jedoch in weit geringerem Masse. Höchstleistungen erbringt Nickel in der Raumfahrt, wo es als Bestandteil von Beschichtungen Satelliten schützt und in Batterien Raumstationen mit Energie versorgt. Beim Bau des Mars-Rovers Perseverance kamen 3D-gedruckte Bauteile aus Nickel zum Einsatz.12 Dazu gehört eine experimentelle Vorrichtung, die in einem Hochtemperaturprozess aus der Atmosphäre des Planeten Sauerstoff erzeugt. Andere Metalle wären kaum in der Lage, diesem Prozess standzuhalten.3 Dieser und weiteren extraterrestrischen Anwendungen verdankt Nickel den Ruf, extreme Bedingungen zuverlässig zu meistern. Das Metall ist daher zu einem beliebten Bestandteil von Hochleistungslegierungen geworden, die vor allem im Luftfahrt-, Verkehrs- und Verteidigungssektor genutzt werden. Für Unternehmen bieten Nickellegierungen Vorteile gegenüber Stahl und anderen Materialmischungen.
Globale Nickelreserven: Reichen sie aus?
Wenn der Bedarf an Nickel durch kohlenstoffarme Technologien und andere neu entwickelte Anwendungen steigt, stellt sich die Frage, ob genug Nickel gefördert werden kann und wie lange die Vorräte ausreichen werden. Die Nickelreserven an Land belaufen sich auf etwa 350 Millionen Tonnen. Das Metall wird in über 25 Ländern abgebaut. Indonesien, Australien, Brasilien, Russland und Neukaledonien verfügen zusammen über 84% der geschätzten 130 Millionen Tonnen an zugänglichen Vorkommen. 2023 wurden 3,6 Millionen Tonnen Nickel produziert, etwa die Hälfte davon in Indonesien, wo die Produktion stark anstieg.13
Kurzfristig hat dieser relativ plötzliche Zufluss an indonesischem Nickel zu einem Überangebot geführt. Der daraus resultierende Preiseinbruch bedroht die Rentabilität vieler Nickelminen. China und Indonesien haben zwar signalisiert, dass sie ihre Nickelförderung 2024 reduzieren wollen, um den Markt zu stabilisieren. Möglicherweise sind jedoch drastischere Einschnitte erforderlich, um den Überschuss abzubauen und die Preise wieder steigen zu lassen.14 Bis dahin müssen Regierungen eventuell Massnahmen ergreifen, um den Nickelproduzenten durch die Krise zu helfen und die künftige Versorgung sicherzustellen. Australien setzte dazu Nickel auf seine Liste der „kritischen Mineralien“. Dadurch erhalten die Produzenten Zugang zu zinsgünstigen staatlichen Darlehen und Zuschussprogrammen.15
Letztlich dürfte sich jedoch wieder ein Gleichgewicht einstellen, und die Nachfrage könnte das Angebot erneut übersteigen. Aufgrund aktueller geologischer und wirtschaftlicher Faktoren steigt vor allem das Angebot an Nickel mit geringerer Reinheit, das für Edelstahl eingesetzt wird.16 Für Batterien wird hochreines Nickel benötigt. Deshalb sind Investitionen in Minen erforderlich, in denen Nickel von dieser Qualität abgebaut werden kann.
Innovationen in der Batteriechemie könnten den Druck auf das künftige Angebot verringern, indem mehr nickelfreie Alternativen eingeführt werden. Lithium-Eisenphosphat-Batterien sind in China aufgrund ihrer geringeren Kosten und höheren Sicherheitsstandards bereits die bevorzugte Variante.17 Sie könnten ihren Marktanteil vergrössern, wenn sie bei der Energiedichte mithalten und Probleme bezüglich des Lithiumpreises bewältigen können.18
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Nickelbergbau: Umwelt- und ESG-Faktoren
Der Beitrag der Nickelindustrie zu den globalen Treibhausgasemissionen ist mit 0,27% relativ gering.19 Dennoch ist die Dekarbonisierung des Sektors unerlässlich, um CO2-neutrale Elektrofahrzeuge produzieren zu können. Kohle liefert mehr als 50% der Energie für die Nickelproduktion, erneuerbare Energien weniger als 20%. Das trägt dazu bei, dass Elektrofahrzeuge zu Beginn ihres Lebenszyklus tatsächlich emissionsintensiver sind als ihre mit fossilen Brennstoffen betriebenen Pendants.16
Der ökologische Fussabdruck des Nickelbergbaus ist ebenfalls beträchtlich, denn er wirkt sich auf Ökosysteme, Gewässer und Luftqualität aus. Techniken wie Tagebau und Untertagebau zerstören Lebensräume, erodieren Böden und lagern in Wasserwegen Sedimente ab, die die aquatischen Ökosysteme schädigen. Bei der Nickelraffination können zudem toxische Substanzen wie Schwefeldioxid in die Atmosphäre freigesetzt werden, was Luftverschmutzung und sauren Regen verstärkt. Immer wieder treten giftige Aufbereitungsrückstände aus ihren Lagerbecken aus und verschmutzen Böden und Wasserwege.
Um diese Auswirkungen zu adressieren, führt die Branche strengere Umweltstandards ein und investiert in Technologien, um Emissionen und Abfälle zu reduzieren. Nachhaltige Bergbaupraktiken, wie die Minimierung des ökologischen Fussabdrucks der Minen und die Renaturierung der Abbauflächen durch Wiederaufforstung und Wiederherstellung der Biodiversität, gewinnen ebenfalls an Bedeutung. Und verstärktes Recycling wird dafür sorgen, dass von vornherein weniger Nickel abgebaut werden muss. Zudem sollte es laut einer Gruppe führender Bergbauunternehmen einen „Umweltfreundlichkeitsaufschlag“ für nachhaltig produziertes Nickel geben. Die Londoner Metallbörse ist jedoch der Ansicht, dass der Markt noch wachsen muss, damit dies realisierbar wird.20
Recyceltes Nickel: ungenutztes Potenzial
Nickel kann wie andere Metalle unendlich oft recycelt werden, ohne seine ursprünglichen Eigenschaften zu verlieren.21 Recyceltes Nickel kann also dieselbe Leistungsfähigkeit bieten wie neu abgebautes Nickel, ohne Umweltschäden zu verursachen. Etwa 40% des jährlich verbrauchten Nickels stammen aus Recycling-Quellen22, etwa aus nicht mehr genutzten Konsumgütern. Während 68% des gesamten in diesen Produkten enthaltenen Nickels recycelt werden, wird etwa ein Fünftel davon noch immer auf Mülldeponien entsorgt.23 Dies zeigt, dass die Recycling-Verfahren verbessert werden müssen, um einer Kreislaufwirtschaft noch näher zu kommen.
Der aufstrebende Elektrofahrzeugsektor bietet eine besonders vielversprechende langfristige Möglichkeit für das Recycling von Nickel aus Batterien, die das Ende ihrer Lebensdauer erreicht haben. Zwar werden bis etwa 2028 voraussichtlich nicht genügend Batterien recycelt werden, um das Angebot signifikant zu beeinflussen. Bis 2030 dürften Altbatterien jedoch 254’000 Tonnen recyceltes Nickel liefern. Diese Menge würde 7% des weltweiten jährlichen Bedarfs decken.
Ein höheres Mass an Recycling würde nicht nur die Auswirkungen der Nickelminen auf ihre unmittelbare Umwelt begrenzen, sondern auch dazu beitragen, den CO2-Fussabdruck unserer gesamten Versorgung mit Nickel zu minimieren. Die Produktion von neuem Nickel ist in der Regel energieintensiver als das Recycling des Materials. Das macht recyceltes Nickel zu einer emissionsarmen Lösung für den steigenden Bedarf, die zudem auch noch kostengünstiger ist.
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Für den Übergang zu einer besseren Zukunft müssen wir letztlich eine Kreislaufwirtschaft schaffen – mit Geschäftsmodellen, die die Reduktion, Reparatur, Wiederverwendung, Umverteilung und das Recycling von Produkten fördern. Eine sauberere Wirtschaft wird nicht nur die Klimarisiken verringern, sondern durch den Bedarf an kohlenstoffarmen Produkten und Infrastruktur auch Investitionsmöglichkeiten schaffen. Da Nickel eine zentrale Rolle bei der Energiewende spielt, kann es Teil dieser Entwicklung sein. Die Nickelindustrie muss jedoch innovative Lösungen entwickeln, um nachhaltig zu werden und gleichzeitig ihre Produktion zu steigern.
1 Nickel prices may ease by year-end as supply could exceed demand – The Hindu BusinessLine
2 FOTW #1228, 7. März 2022: Cobalt is the Most Expensive Material Used in Lithium-ion Battery Cathodes | Department of Energy
3 Nickel – ein Metall für die Zukunft (elementummetals.com)
4 Fit for 55: EU reaches new milestone to make all new cars and vans zero-emission from 2035 – European Commission (europa.eu)
5 Pathway for zero emission vehicle transition by 2035 becomes law – GOV.UK (www.gov.uk)
6 deloitte-uk-battery-electric-vehicles.pdf
7 Anticipated supply and projected demand for nickel in the Net Zero Scenario, 2030 – Charts – Data & Statistics – IEA
8 Nickel and copper: building blocks for a greener future | Wood Mackenzie
9 Total nickel demand by sector and scenario, 2020–2040 – Charts – Data & Statistics – IEA
10 Nickel (Ni) – Commodity markets – Strategic report – Nornickel 2022 Annual Report
11 Drone Battery Market Growth Opportunities and Industry Trends (marketsandmarkets.com)
12 NASA's Perseverance Rover Bringing 3D-Printed Metal Parts to Mars – NASA Mars Exploration
13 Mineral Commodity Summaries 2024 (usgs.gov)
14 China, Indonesia face deeper output cuts to tackle nickel price slide | Reuters
15 Australia lists nickel as 'critical mineral' to unlock billions in support | Reuters
16 Nickel in the energy transition: why is it called the devil’s metal? | IFPEN (ifpenergiesnouvelles.com)
17 China strengthens LFP investments in 2023 but structural surplus looms | S&P Global Commodity Insights (spglobal.com)
18 Snowdon et al. (2022) Nickel’s class divide, Goldman Sachs Commodities Research
19 How to calculate GHG emissions from nickel production (nickelinstitute.org)
20 Global miners call on LME to introduce green premium for nickel (ft.com)
21 euric_metal_recycling_factsheet.pdf (europa.eu)
22 Nickel: from ‘devil’s metal’ to the holy grail – Brunel
23Nickel recycling (nickelinstitute.org)
Wichtige Hinweise.
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