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Bittere Bilanz: Aus was besteht ein Smartphone?

Ein Artikel von , veröffentlicht am 09.06.2023
Foto: Tyler Lastovich

Eine Menge seltsamer Metalle, von denen man noch nie gehört hat und eine Spur Gold. Das Material, aus dem unsere Kommunikation gemacht ist, hat einen hohen Preis für Umwelt und Arbeitende. Aber es gibt Alternativen.

Es ist ein kleines Gerät und von außen sieht man erstmal nichts außer Glas, Plastik und vielleicht etwas Metall. Aber in jedem modernen Handy steckt viel mehr. Ein typisches Smartphone enthält von den neunzig natürlich vorkommenden, nicht radioaktiven Elementen des Periodensystems mindestens ein Drittel. Und die Hälfte davon wird immer knapper.

Jedes Smartphone, das nicht weiterverwendet oder recycelt wird, ist also eins zu viel. Aber allein 2022 sollen laut der Müllvermeidungs-NGO WEEE ganze fünf Milliarden Smartphones auf dem Müll gelandet sein. Diese Wegwerfmentalität bedeutet: Die meisten Rohstoffe für neue Smartphones müssen aus der Erde gefördert werden.

Dabei gibt es drei Probleme. Erstens sind die Arbeitsbedingungen hart und der Abbau zerstört die Natur. Zweitens macht dieses System abhängig von anderen Ländern. Oft kommen die Rohstoffe nur aus ganz bestimmten Gebieten. Wenn dort etwas schiefläuft, kommt man schlechter an das Material.

Drittens: Weil diese Rohstoffe nicht nachwachsen können, sind sie eines Tages aufgebraucht. Wenn wir das mit dem Recycling nicht besser hinbekommen.

Ihr wollt genauer wissen, aus was euer Smartphone gemacht ist? Das ist im Detail gar nicht so leicht herauszufinden. Forschende von der Uni Plymouth haben deshalb mal ein iPhone gehäckselt und genau ausgewertet, was darin steckte: 33 Gramm Eisen, dreizehn Gramm Silizium und sieben Gramm Chrom hatten den größten Anteil. Alle drei sind vergleichsweise häufige Materialien. Viel seltener sind Elemente wie Wolfram (900 Milligramm) oder Gold (36 Milligramm).

Aber wofür sind diese Materialien eigentlich gut? Hier kommt ein Überblick:

 

Silizium: Der Solar-Stoff

Enthaltene Menge im Smartphone: Dreizehn Gramm

Funktion: Siliziumdioxid (Quarz) ist das Grundgerüst von Glas – also auch im Glas des Displays. In Smartphone-Chips funktioniert Silizium als Halbleiter, der Strom unter manchen Bedingungen leitet und unter anderen abschirmt. Silizium ist auch für die Herstellung von Solarzellen ein begehrtes Material.

Herkunft: Kanada, China, Brasilien, Russland

Verfügbarkeit: Silizium ist das zweithäufigste Element der Erde. Sand, Steine und viele Mineralien bestehen aus Silizium-Verbindungen. Der Grund, warum es in der Vergangenheit trotzdem Lieferengpässe bei Silizium gab, ist die Verarbeitung. Um aus siliziumhaltigen Mineralien reines Silizium für Chips oder Solaranlagen herzustellen, müssen diese bei etwa 2.000 Grad Celsius verarbeitet werden. Das kostet nicht nur viel Energie, man muss es auch wirklich sehr gut machen. Schon kleinste Brüche und Defekte im reinen Silizium führen dazu, dass es als Halbleiter nicht mehr funktioniert. Nur wenige Hersteller können diesen Prozess gut und billig durchführen.

Problematik: Auch die Herstellung der Chips ist ein Klimaproblem. Der größte Chiphersteller der Welt, TSMC, verbrauchte Schätzungen zufolge 2022 mehr als sieben Prozent der Elektrizität Taiwans. Und genug Wasser, um 1.400 Olympia-Schwimmbecken zu füllen.

Warum braucht man für eine Chipfabrik so viel Wasser und Strom? Weil die Chips supersauber und frei von Staub sein müssen. Um die winzigen Dinger abzuwaschen, muss erstmal das Wasser gereinigt werden und zwar „ultrarein“ (englisch „ultrapure water“).

Allein diese Reinigung des Wassers verbraucht eine Menge Strom. Noch mehr Strom wird fürs Lüften und Kühlen verbraucht, fast fünfzig Prozent des Gesamtbedarfs. Die Klimaemissionen der Chipherstellung weltweit sind ähnlich groß wie die von ganz Portugal.

Kupfer: Leiter-Leid

Enthaltene Menge im Smartphone: Sechs Gramm

Funktion: Leitet Elektrizität und Wärme effektiv, es ist weich und daher leicht zu verarbeiten. Kupfer ist nicht nur in vielen alten Leitungen, sondern auch in modernsten Kleingeräten der beste Kompromiss zwischen Preis und Leitfähigkeit. Silber leitet zwar besser, ist aber auch viel teurer. Aluminium ist auch ein guter Leiter, aber deutlich schwieriger zu verarbeiten.

Herkunft: Chile, China, Peru, USA

Verfügbarkeit: Kupfer ist nicht sehr selten. Aber weil wir so viele elektrische Geräte daraus herstellen, ist die Nachfrage derzeit größer als das Angebot. Die Preise steigen daher massiv, Kupfer wird zum beliebten Diebesgut.

Problematik: Man muss viel Erde umgraben, um nur ein bisschen Kupfer zu bekommen. Das Metall kommt oft aus dem Tagebau – Staub und Schutt aus der Förderung landen also direkt in der Umgebung. „Dies führt zu riesigen Schutthügeln in der Umgebung der Minen“, schreibt die Umweltstiftung Schweiz. „Die chilenische Kupfermine in Chuquicamata ist eine der größten Anlagen der Welt. Der Staub enthält toxische Schwermetalle; im Umkreis von zehn Kilometer um die Mine darf niemand mehr wohnen.“ Das ohnehin knappe Wasser sei durch den Abbau verseucht. Mit recyceltem Kupfer könnte man Fairphone zufolge an die neunzig Prozent weniger Emissionen verursachen als mit neu gefördertem Kupfer.

Kobalt: Mächtiger Kobold

Enthaltene Menge im Smartphone: Etwa sechs Gramm im Akku und siebzig Milligramm im Rest des Handys

Funktion: Kobalt wurde früher eingesetzt, um Glas blau zu färben, daher die Bezeichnung Kobaltblau. Bergleute ärgerten sich, wenn sie das Metall mit Silber verwechselten - daher soll der verwandte Name „Kobolderz“ stammen. Heute hat Kobalt viele Anwendungen, etwa auch als Trocknungsmittel in Farben. Am wichtigsten ist aber die Anwendung in Akkus, die dank Kobalt am Pluspol schneller laden und länger halten. Außerdem kann man andere Metalle mit Kobalt vorm Verrosten schützen.

Herkunft: Das wichtigste Abbauland ist mit etwa 70 Prozent die Demokratische Republik Kongo (DR Kongo).

Verfügbarkeit: Die Abhängigkeit von der DR Kongo stellt ein Risiko dar. Die US-Regierung stuft Kobalt als kritisches Material ein, sorgt sich also um die Versorgung. Immerhin stammt etwa ein Viertel in den USA schon aus Recycling.

Problematik: Berichte eines US-Forschungsteams zeigen, dass der Abbau im Kongo teilweise direkt in Wohngebieten stattfindet. Mit dramatischen Folgen, denn diese inoffiziellen Minen sind ungesichert. Zwar will die Regierung den Abbau auf die industriellen Gebiete beschränken. Etwa ein Fünftel dürfte aber aus dem ungeregelten Abbau stammen. Dabei gibt es keine festen Löhne und auch Kinder arbeiten unter diesen Bedingungen. Verschmutzung von Wasser und Luft führt auch zu sinkenden Erträgen der Landwirtschaft.

Lithium: Akku-Aktivposten

Enthaltene Menge im Smartphone: Etwa drei Gramm (bei diesem Element haben wir verschiedene, stark voneinander abweichende Angaben gefunden, zum Beispiel hier.)

Funktion: Für die Smartphone-Akkus benötigt. Denn Lithium-Ionen-Akkus sind besonders dicht vollgepackt mit Energie und laden schneller als Alternativen. Und dabei ist Lithium auch noch besonders leicht – das Federgewicht unter den Metallen.

Herkunft: Australien, Chile, Argentinien, China

Verfügbarkeit: Lithium ist nicht selten, aber die Nachfrage steigt enorm, während der Abbau in der Kritik steht. Die Batterien für E-Autos brauchen viel größere Mengen Lithium als die von Smartphones. Prognosen des Forschers David Kipping zufolge könnte es 2040 schon viel mehr Bedarf als Förderung geben, 2070 gar alles aufgebraucht sein.

Problematik: Laut US Geological Survey (USGS) lagern 54 Prozent der Lithium-Reserven in Salzseen und -wüsten im Dreiländereck zwischen Bolivien, Chile und Argentinien. Die Gegend ist eine der trockensten Regionen der Welt. Vor allem der durch den Lithiumabbau wohl mitverursachte Wassermangel zerstört die Lebensgrundlage der indigenen Bevölkerung in der Gegend (Quelle: Gesellschaft für bedrohte Völker 2019, Friends of the Earth 2013).

Forscher*innen aus Karlsruhe wollen das Material mit minimalen Auswirkungen auf die Natur in Europa fördern – aber das ist noch nicht mehr als eine gute Idee.

Wolfram: Wichtiges Schwergewicht

Enthaltene Menge im Smartphone: 900 Milligramm

Funktion: Extrem hart und dicht. Viermal härter als Titan. Wird deshalb für extraharte Schneidewerkzeuge verwendet – und als Gewicht, das unsere Handys vibrieren lässt. Die Glühdrähte in alten Birnen sind auch mit Wolfram beschichtet. Es schmilzt nämlich erst bei 3.422 Grad Celsius und ist damit Nummer eins unter allen Elementen.

Herkunft: Zu 75 Prozent aus China, außerdem Russland und Kanada

Verfügbarkeit: Die Ressourcen sollten noch lange reichen, schätzt Fairphone. Aber: „Insgesamt ist das geopolitische Risiko für die Weltbergwerksförderung und Weiterverarbeitung bedenklich“, schreibt die deutsche staatliche Rohstoffagentur. China habe eine dominierende Stellung auf dem Markt und das macht die Welt abhängig von der Volksrepublik.

Problematik: Neben der Dominanz Chinas am Markt gilt Wolfram in Bezug auf andere Abbauorte als klassisches Konfliktmetall: So wurden Einnahmen aus dem Verkauf zum Beispiel als Finanzierungsquelle für bewaffnete Rebellengruppen in der Demokratischen Republik Kongo genutzt. Die Erze, aus denen Wolfram gewonnen wird, können die Luft verschmutzen und Arbeitende vergiften. Außerdem sind sie teilweise radioaktiv und müssen deshalb besonders behandelt oder entsorgt werden.

Silber und Gold: Edles Elend

Enthaltene Menge im Smartphone: etwa 100 Milligramm

Funktion: Winzige Mengen kommen in den Schaltkreisen vor, weil die teuren Metalle sehr haltbar sind und dabei gut Elektrizität leiten.

Herkunft: Russland, Südafrika, Mexiko, China, Australien, USA

Verfügbarkeit: Gold aus Minen gibt es nur noch bis etwa 2050, so eine aktuelle Untersuchung aus Spanien und andere Quellen.

Problematik: Die Arbeitsbedingungen in Minen für Edelmetall sind in einigen Staaten grausam. Unicef berichtet zum Beispiel, dass in Burkina Faso Kinder den ganzen Tag in kaltem, schlammigem Wasser stehen und ihren Eltern beim Goldwaschen helfen. Wegen der hohen Preise für Edelmetalle lohnt sich der Abbau auch unter nicht-industriellen Bedingungen. Beim Gold geht Fairphone davon aus, dass bis zu 25 Prozent in kleinen, ungesicherten Minen gefördert werden, beim Silber bis zu zehn Prozent. Beim Abbau kommen giftige Stoffe wie Quecksilber zum Einsatz. Die sind gefährlich für Umwelt und Gesundheit.

Kann man das Material nicht auch aus dem Schrott holen? Man braucht etwa 40 Smartphones, um 1 Gramm Gold zusammenzubekommen. So viel ist auch in einer Tonne Gestein. Das Gold in einem Handy ist zwar nur um einen Euro wert. Aber die Konzentration in einem solchen Gerät ist immer noch hundertmal höher als in Bodenquellen mit hoher Anreicherung, wie die Forschenden aus Plymouth schreiben. Da sollte sich das Recycling doch lohnen! 2022 wurden in den USA immerhin 36 Prozent des Goldverbrauchs aus Recycling bezogen. Etwas weniger als im Vorjahr.

Indium: Seltene Transparenz

Enthaltene Menge im Smartphone: zwei Milligramm

Funktion: Indium ist transparent und leitet dabei Strom. Es kommt in LCD-Displays zum Einsatz. In der Reinform ist es ein glänzendes und weiches Metall. Es schmilzt fast so einfach wie Schokolade: bei schon gut 150 Grad Celsius. Früher wurde es als Schmiermittel für Flugzeuge verwendet.

Herkunft: China und Südkorea

Verfügbarkeit: Indium ist rar und kommt oft nur in Spuren vor. Wegen der allgegenwärtigen LCD-Displays steigt der Bedarf.

Problematik: „Die Gewinnung erfolgt aus Rückständen der Zink-Produktion und folgt hiermit dem Prinzip der effektiven und nachhaltigen Rohstofferzeugung“, schreibt die staatliche Rohstoffagentur. Das hilft aber nicht. Denn es gibt zu wenig. „Da sich Indium bislang kaum durch andere Rohstoffe ersetzen lässt, wird der künftige Bedarf ohne Recycling nicht zu decken sein“, steht im Magazin des Smartphone-Herstellers Fairphone. Er schätzt die Recyclingquote auf aktuell unter ein Prozent und warnt vor der Giftigkeit von Indium.

Ob es auch anders geht? Ein Vorkommen im Erzgebirge könnte sich als Fördergebiet lohnen. Das wollen Forscher*innen von der Bergakademie Freiberg mit Bakterien schaffen. Ergebnisse sind aber noch nicht bekannt. Dabei wäre das eine schöne Pointe: Indium wurde 1863 auch in Freiberg entdeckt.

 

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Jonas Bickelmann

Leitet die Redaktion von mobilsicher. Er studierte Philosophie, machte ein Volontariat bei einer Berliner Tageszeitung und schreibt nicht nur gerne über grünere Smartphones, sondern als freier Autor auch über Reisen und Kultur.

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