LCA C.Hafner
Entwicklung eines Modells zur Ermittlung der Ökobilanz und des
Carbon Footprints von Edelmetallen
Zusammenfassung
von
Prof. Dr. Mario Schmidt und Benjamin Fritz, M.Sc.,
Institut für Industrial Ecology (INEC) der Hochschule Pforzheim
Im Auftrag von
C.HAFNER GmbH + Co. KG
Pforzheim, Mai 2022
Unternehmen
Die Firma C.Hafner ist eine Goldscheideanstalt mit Sitz im Enzkreis bei Pforzheim. Sie recycelt
Edelmetall-Schrott (Traditioneller Name: Scheidgut) der bereits eine Nutzungsphase hinter sich hat
(End-Of-Life Scrap) und edelmetallhaltige Abfälle (Traditioneller Name : Gekrätz). Zu Reinstoffen
aufbereitet werden dabei neben Gold auch Silber, Platin und Palladium. Diese vier Edelmetalle werden
aus den hochkarätigen Schrotten und den niederhaltigen Gekrätzen zurückgewonnen. Die
hochkarätigen Schrotte werden hydrometallurgisch aufbereitet. Das wichtigste Verfahren stellt dabei
der Königswasser-Prozess dar. Das Gekrätz besteht neben dem Edelmetallanteil aus nicht
werthaltigem Material wie z.B. Polierlappen oder Kehricht. Es wird bei C.Hafner verascht und der
Großteil der zurückbleibenden edelmetallhaltigen Asche wird von einem externen Dienstleister
aufbereitet. Die Edelmetalle gehen in verschiedener Form, z.B. als Barren oder Granalien,
insbesondere an industrielle Kunden, die die Metalle weiterverarbeiten.
Studie
Bereits 2018 hat C.Hafner im Rahmen eines BMBF-geförderten Forschungsprojektes zusammen mit
dem INEC den ökologischen Fußabdruck seiner Gold-Rückgewinnung berechnet. Diese Zahlen gingen
in Fachveröffentlichungen ein (Fritz et al. 2020). 2021 wurde die Hochschule Pforzheim beauftragt,
diese Studie um die Bilanzierung der Rückgewinnung der anderen Edelmetalle zu erweitern sowie die
Prozesse in noch höherem Detaillierungsgrad zu modellieren. Es wurde eine Ökobilanz (Life Cycle
Assessment = LCA), einschließlich eines CO2-Fußabdruckes, für die Aufbereitung von Edelmetallen
durch C.Hafner in Übereinstimmung mit den Regeln der ISO EN DIN 14040, 14044 und 14067 erstellt.
Der interne Bericht wurde einer kritischen Prüfung gemäß der o.g. ISO-Normen unterzogen, die von
Dr. Rolf Frischknecht, treeze Ltd. (CH), durchgeführt wurde.
Ziel und Untersuchungsrahmen
Im Gegensatz zur Primärgewinnung von Edelmetallen aus dem Bergbau ist der ökologische Aufwand
beim Recycling von Edelmetallen deutlich geringer, insbesondere dann, wenn hochwertiger Schrott
z.B. aus Schmuck, Dentalprodukten oder hochwertigen Industrieprodukten recycelt wird. Das Ziel
dieser Studie war, diesen Aufwand beim Recycling von Edelmetallen aufgrund direkter und
gemessener Daten genau zu beziffern. Die funktionelle Einheit, also die Bezugsgröße, auf die die
Mengenströme sowie der ökologische Aufwand bezogen wurde, sind die produzierten
Edelmetallmengen der Firma C.Hafner, also Feingold (Au 99,99 %) in verschiedenen Verarbeitungs-
formen sowie Silber (Ag 99,9 %), Platin (Pt 99,95 %) und Palladium (Pd 99,95 %). Die Ergebnisse werden
in dieser Zusammenfassung pro kg Feinmetall angegeben.
Der Bilanzraum umfasst einerseits alle internen Prozesse bei der Firma C.Hafner, die zur Produktion
der Edelmetalle notwendig sind (Foreground-System). Die Datenerhebung erfolgte auf der Basis der
konkreten Produktions- und Verbrauchszahlen des Jahres 2020. Dazu kommen alle Prozesse, die zur
externen Produktion aller Energie-, Chemikalien- und sonstiger Materialaufwendungen bzw. zur
externen Behandlung von Emissionen, Abfälle und Abwasser erforderlich sind. Dazu gehören u.a. die
Bereitstellung von elektrischer Energie aus dem deutschen Stromnetz (deutscher Strommix), aber auch
die Entsorgung von z. B. Hydroxidschlämmen oder die teilweise externe Veraschung von Gekrätz.
Hierfür wurden generische Datensätze aus der Ökobilanz-Datenbank ecoinvent v.3.7.1 verwendet. Die
Berechnung erfolgte mit der Ökobilanz-Software Umberto (Version 11). Es handelt sich also um eine
cradle-to-gate-Bilanz.
2/8
A1: Untersuchtes System der Scheideanstalt C.Hafner mit Systemgrenze
Methodische Festlegungen
Da das Eingangsmaterial mehrere Edelmetalle enthält, die im Verlauf der Prozessroute voneinander
getrennt werden, treten sogenannte Kuppelprozesse auf. Deshalb muss eine Zurechnung
(„Allokation“) des Aufwands auf die verschiedenen Produkte erfolgen. Diese Zurechnung erfolgte bei
jedem Prozess gesondert und wurde meistens nach ökonomischem Wert der Kuppelprodukte
vorgenommen. Ausnahmen waren Prozesse, bei denen eindeutig die Masse die bestimmende Größe
für den Aufwand darstellen (z.B. Transporte).
Weitere Festlegungen zu Allokationen sind notwendig, wenn Produkte mehrere Nutzungsphasen
haben, was hier infolge des Recyclings der Fall ist. Dann stellt sich die Frage, wie die Primärgewinnung
und das Recycling auf die verschiedenen Nutzungsphasen verrechnet werden. Es wurde entschieden,
einen sogenannten Cut-off-Ansatz zu verwenden, d.h. das Eingangsmaterial ist nicht mit einem
ökologischen Rucksack bzw. Carbon Footprint belastet. Wesentlicher Grund hierfür ist, dass für das
Recycling bei C.Hafner entweder End-of-Life-Schrott oder Industrieabfälle (z.B. Stanzabfälle) von
eigenen Kunden eingesetzt wird. Letztere erhalten in diesem Fall keine ökologischen Gutschriften für
ihren Schrott. Dies muss auch bei Bilanzierung weiterer Verarbeitungsschritte der Edelmetalle
berücksichtigt werden: Reststoffe, die an C.Hafner oder andere Scheideanstalten zurückgeliefert
werden, erhalten keine Gutschriften. Sie gehen bei C.Hafner „burden free“, d.h. ohne Belastungen in
die Bilanz ein.
Bei der ökologischen Wirkungsabschätzung wurde die Methode Environmental Footprint 2.0 auf
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von ecoinvent v3.7.1 und Umberto 11 bereitgestellt wird. Dabei werden die wichtigsten 14 Umwelt-
kategorien berücksichtigt. Der Carbon Footprint basiert auf dem GWP100-Modell nach IPCC 2014.
Ergebnisse
Der Klimafußabdruck pro Kilogramm Edelmetall (Product Carbon Footprint, PCF) beträgt für Silber
ca. 11, für Gold ca. 40, für Platin ca. 60 und für Palladium ca. 180 kg CO2-Äquivalent (siehe Tabelle
T1). Dabei werden für alle Edelmetalle etwa 80-90 % des PCF durch den Einsatz von Chemikalien und
elektrischer Energie verursacht.
T1: Umweltauswirkungen für die Rückgewinnung der Metalle bei C. Hafner in Einheiten pro kg Feinmetall
pro kg Metall Silber-
Gold
Palladium-
Platin-
Wirkungsindikator
granulat Gußbarren Prägebarren Granalien
plättchen plättchen Einheit
1,83E+02 5,96E+01 kg CO2-Eq
7,35E-06 3,64E-06 CTUh
Climate change
1,10E+01
3,50E-07
6,34E-06
2,50E-07
2,24E-06
2,20E-02
1,45E+01
1,17E-03
8,02E-03
3,90E-02
1,10E-04
7,70E+01
5,25E+00
1,77E+02
3,79E+01
2,11E-06
5,21E-05
1,57E-06
6,47E-06
8,83E-02
9,78E+01
3,19E-03
2,51E-02
2,35E-01
4,40E-04
4,63E+02
1,87E+01
6,17E+02
4,28E+01
2,20E-06
5,25E-05
1,61E-06
6,61E-06
9,49E-02
9,95E+01
3,96E-03
2,72E-02
2,46E-01
4,82E-04
4,86E+02
1,96E+01
7,03E+02
3,63E+01
2,09E-06
5,19E-05
1,56E-06
6,43E-06
8,62E-02
9,73E+01
2,95E-03
2,44E-02
2,31E-01
4,27E-04
4,56E+02
1,84E+01
5,90E+02
Human toxicity, cancer
Human toxicity, non-cancer
Particulate matter
1,46E-04 1,01E-04 CTUh
5,50E-06 1,92E-06 disease incidence
4,28E-05 1,08E-05 kg CFC-11-Eq
4,08E-01 1,40E-01 kg NMVOC-Eq
3,69E+03 6,97E+02 CTU
Ozone depletion
Photochemical ozone formation
Ecotoxicity, freshwater
Eutrophication, freshwater
Eutrophication, marine
Acidification
1,36E-02 4,99E-03 kg P-Eq
1,58E-01 4,64E-02 kg N-Eq
8,57E-01 2,91E-01 mol H+-Eq
2,46E-03 7,16E-04 kg Sb-Eq
1,36E+03 5,22E+02 points
1,27E+02 2,85E+01 m3 water-Eq
3,21E+03 9,98E+02 MJ-Eq
Resource use, minerals & metals
Land use
Water use
Cumulative Energy Demand
4/8
Cumulative Energy Demand 1,8e2 MJ-Eq
Water use 5,3 m3 water-Eq
Land use 7,7e1 points
Resource use, minerals & metals 1,1e-4 kg Sb-Eq
Acidification 3,9e-2 mol H+-Eq
Eutrophication, marine 8e-3 kg N-Eq
Eutrophication, freshwater 1,2e-3 kg P-Eq
Ecotoxicity, freshwater 1,5e-1 CTU
Photochemical ozone formation 2,2e-2 kg NMVOC-Eq
Ozone depletion 2,2e-6 kg CFC-11-Eq
Particulate matter 2,5e-7 disease incidence
Human toxicity, non-cancer 6,3e-6 CTUh
Human toxicity, cancer 3,5e-7 CTUh
Climate change 1,1e1 kg CO2-Eq
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Gekrätz Scheiderei Wareneingang / Analytik
Abwasser & -gas (ohne Gekrätz)
A2: Umweltauswirklungen für die Rückgewinnung von Silber bei C.Hafner (pro kg), unterteilt nach den beitragenden
Prozessbereichen
Die Einzelergebnisse für die vier Edelmetalle, nach Prozessbereich unterteilt, sind in den Abbildungen
A2-A5 dargestellt. Die Ergebnisse der LCA zeigen, dass in fast allen der 14 untersuchten
Umweltkategorien bis auf „Humantoxizität, nicht cancerogen“ die Scheiderei mit ihrer
hydrometallurgischen Aufbereitung der Edelmetalle die größten Umweltwirkungen verursachen. Für
die meisten Umweltkategorien (elf aus 14) sind dabei die elektrische Energie und die Chemikalien
dominierend. Der hohe Beitrag zur Toxizität resultiert aus der externen Veraschung und Aufbereitung
des Gekrätzes, für das konservativ ein generischer Prozess aus der ecoinvent-Datenbank verwendet
wurde.
Cumulative Energy Demand 5,9e2 MJ-Eq
Water use 1,8e1 m3 water-Eq
Land use 4,6e2 points
Resource use, minerals & metals 4,3e-4 kg Sb-Eq
Acidification 2,3e-1 mol H+-Eq
Eutrophication, marine 2,4e-2 kg N-Eq
Eutrophication, freshwater 3e-3 kg P-Eq
Ecotoxicity, freshwater 9,7e1 CTU
Photochemical ozone formation 8,6e-2 kg NMVOC-Eq
Ozone depletion 6,4e-6 kg CFC-11-Eq
Particulate matter 1,6e-6 disease incidence
Human toxicity, non-cancer 5,2e-5 CTUh
Human toxicity, cancer 2,1e-6 CTUh
Climate change 3,6e1 kg CO2-Eq
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Abwasser & -gas (ohne Gekrätz)
Gekrätz
Scheiderei
Wareneingang / Analytik
5/8
A3: Umweltauswirklungen für die Herstellung von Gold-Granalien aus Schrott und Gekrätz bei C.Hafner (pro kg),
unterteilt nach den beitragenden Prozessbereichen
Cumulative Energy Demand 3,2e3 MJ-Eq
Water use 1,3e2 m3 water-Eq
Land use 1,4e3 points
Resource use, minerals & metals 2,5e-3 kg Sb-Eq
Acidification 8,6e-1 mol H+-Eq
Eutrophication, marine 1,6e-1 kg N-Eq
Eutrophication, freshwater 1,4e-2 kg P-Eq
Ecotoxicity, freshwater 3,7e3 CTU
Photochemical ozone formation 4,1e-1 kg NMVOC-Eq
Ozone depletion 4,3e-5 kg CFC-11-Eq
Particulate matter 5,5e-6 disease incidence
Human toxicity, non-cancer 1,5e-4 CTUh
Human toxicity, cancer 7,4e-6 CTUh
Climate change 1,8e2 kg CO2-Eq
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Abwasser & -gas (ohne Gekrätz)
Gekrätz
Scheiderei
Wareneingang / Analytik
A4: Umweltauswirklungen für Palladium (pro kg), unterteilt nach den beitragenden Prozessbereichen
Cumulative Energy Demand 10e2 MJ-Eq
Water use 2,9e1 m3 water-Eq
Land use 5,2e2 points
Resource use, minerals & metals 7,2e-4 kg Sb-Eq
Acidification 2,9e-1 mol H+-Eq
Eutrophication, marine 4,6e-2 kg N-Eq
Eutrophication, freshwater 5e-3 kg P-Eq
Ecotoxicity, freshwater 7e2 CTU
Photochemical ozone formation 1,4e-1 kg NMVOC-Eq
Ozone depletion 1,1e-5 kg CFC-11-Eq
Particulate matter 1,9e-6 disease incidence
Human toxicity, non-cancer 1e-4 CTUh
Human toxicity, cancer 3,6e-6 CTUh
Climate change 6e1 kg CO2-Eq
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Gekrätz Scheiderei Wareneingang / Analytik
Abwasser & -gas (ohne Gekrätz)
A5: Umweltauswirklungen für Platin (pro kg), unterteilt nach den beitragenden Prozessbereichen
Für vier exemplarische Wirkungskategorien wurde ein weiterer Vergleich mit anderen Ökobilanz-
Datensätzen (aus ecoinvent v.3.7.1) für Gold durchgeführt, das aus Elektroschrott-Recycling
beziehungsweise aus Minen stammt (siehe Tabelle T2). Der Vergleich der Werte zeigt, dass die
Umweltauswirkungen der Aufbereitung bei C.Hafner um mehrere Zehnerpotenzen niedriger sind als
die Gewinnung aus dem Bergbau. Auch im Vergleich zum Elektroschrott-Recycling liegen die
Umweltwirkungen des von C.Hafner rückgewonnenen Goldes überall deutlich niedriger, beim CO2–
Fußabdruck um einen Faktor von ca. 40. Noch deutlicher fällt der Unterschied aus, wenn man aktuelle
6/8
Auswertungen aus Bergwerken heranzieht (siehe Abbildung A6). Hier liegt der Durchschnittswert pro
kg Gold sogar bei ca. 30 t CO2-Äq., allerdings mit großer Streubreite in Abhängigkeit vom Herkunftsland.
T2: Gegenüberstellung ausgewählter Umweltwirkungen der Goldproduktion von C.Hafner mit der Goldproduktion
(generische Werte) aus Elektroschrott (WEEE) bzw. aus dem Bergbau.
Wert je kg Gold Granalien
Indikator
(engl.)
Einheit
WEEE
(ecoinvent)
Bergbau
(ecoinvent)
C.Hafner
Cumulative Energy Demand (total)
Climate change
MJ-Eq
kg CO2-Eq
590
36
11616
1496
476990
10988
Particulate matter
disease incidence
kg P-Eq
1,56E-06
2,95E-03
2,85E-05
1,54E-02
2,97E-03
4,68E-01
Eutrophication, freshwater
Cumulative Production Percentile (%)
50% 75%
0%
25%
100%
4,0
3,5
3,0
2,5
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
120
100
80
60
40
ca. 30 t/kg
20
0
0
4.000 8.000 12.000 16.000 20.000 24.000 28.000 32.000 36.000 40.000 44.000 48.000 52.000 56.000
Cumulative Gold Production (koz)
Scope 1 (tCO2e/oz eq.)
Scope 2 (tCO2e/oz eq.)
A6: Verteilung des Carbon Footprints der Goldproduktion aus verschiedenen Ländern. Nach Skarn Associates Limited
(2022).
Kritische Prüfung
Der Reviewer Dr. Rolf Frischknecht von treeze Ltd. (CH) fasste am 29. April 2022 seine kritische
Prüfung mit dem folgenden Fazit zusammen:
Der Reviewer kommt zum Schluss, dass
–
die bei der Durchführung der Ökobilanz angewendeten Methoden, Modelle und Grundlagen
mit den internationalen Normen ISO 14040 und 14044 übereinstimmen;
7/8
–
die bei der Durchführung der Studie verwendeten Methoden „wissenschaftlich begründet
„sind und einen für die Aussagen der Studie soliden „Stand der Ökobilanz-Technik“
aufweisen;
–
–
–
die Qualität der verwendeten Vordergrunddaten in Bezug auf das Ziel der Studie sehr gut ist
und die Daten zweckmäßig sind;
die Auswertungen die erkannten Einschränkungen und das Ziel der Ökobilanz geeignet
berücksichtigen;
der technische Bericht in sich stimmig und transparent ist;
und zieht das folgende Fazit:
Unter Würdigung der Tatsachen, dass
–
–
–
die Aktivitäten und Prozesse der C. Hafner komplex sind;
C. Hafner in umfassendem Maß und detailliert Primärdaten zur Verfügung gestellt hat;
die Verfügbarkeit von aktuellen und repräsentativen Sachbilanzdaten zu einzelnen
Chemikalien und zur Gekrätz-Aufbereitung, teilweise aus Gründen des Aufwands, limitiert ist;
das Ökobilanzmodell die Aktivitäten und Prozesse der C. Hafner detailliert und angemessen
modelliert und beschreibt;
–
–
die adressierten Umweltthemen dem Ziel und dem Untersuchungsgegenstand der Studie
entsprechend sinnvoll und zweckdienlich sind;
bestätigt der Reviewer, dass der vorliegende Schlussbericht den Anforderungen und Vorgaben der
Normen ISO 14044 und 14044 entspricht.
Literatur
Fritz, Benjamin; Michele, Carin; Schmidt, Mario (2020): Environmental impact of high-value gold
scrap recycling. In: The international journal of life cycle assessment, S. 1–12. DOI: 10.1007/s11367-
020-01809-6.
Skarn Associates Limited (2022): Mining-ESG Bulletin #14. Lichfield, England: Skarn Associates
8/8