Session #1:
Wie viel Boden steckt in einem Bildschirm?

Wie viel Phosphat steckt in einem LCD Display und welche Pflanze braucht gleich viel Phosphat?

– Emilia Sonntag –

Laut der uns vorliegenden Studie vom Umweltbundesamt(1) (basierend auf den Daten von Chi Mei Optoelectronics) benötigt die Herstellung von einem LCD Bildschirmmodul 0,0374 kg Phosphat. Laut der Website "Effizient Düngen"(2) brauchen 35 dt Winterraps 27,3 kg Phosphor. Daraus ergibt sich, dass 2,1 kg Winterraps in einem Jahr so viel Phosphat benötigen, wie für die Herstellung von einem LCD Bildschirm verwendet wird. Um die beiden Anwendungen gegenüberzustellen, wird die Metapher einer Sanduhr genutzt. Die pinken Partikel im Sand stellen die Menge Phosphat dar, die entweder für die Herstellung von einem LCD Modul oder für das Wachstum von 2,1 kg Winterraps in einem Jahr benötigt wird.

Quellen:
(1) Schaffung einer Datenbasis zur Ermittlung ökologischer Wirkungen der Produkte der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), Umweltbundesamt, UBA-FB 001788
(2) https://www.effizientduengen.de/naehrstoffe/#1 ; Zugriff: 03.06.2021

Wenn man das Display im unmittelbaren Umkreis produzieren wollen würde, wie groß müsste dieser sein?

– Lion Sanguinette –

Vorkommen in Deutschland bezogen auf Metalle im LCD Bildschirm (2):
- Storkwitz, Delitzsch, Sachsen: (Bastnäsit), Cer, Lanthan, Neodym, Praseodym (5,6)
- Spremberg: Spuren von Seltenen Erden vorhanden, spezielle Untersuchungen blieben aus (1,5)
- Petersberg (Delitzsch): (Epidot/Synchit-(Ce)) Yttrium, Lanthan, Cer, Praseodym, Neodym, Dysprosium (1,5)
- Oberharz: Silber (außerdem: Blei, Kupfer, Zink) (5)
- Reichelsdorfer Gebirge: Cobalt (5)
- Gladenbach: Cobalt, Silber (5)
- Pechtelsgrün: Wolfram (5)
- Erzgebirgekreis: Cobalt, Gold, Silber (3,5)

Quellen:
(1)https://www.infogeo.de/Infogeo/DE/Downloads/Seltene_Erden_Rohstoffe_Deutschland_November_2010.pdf?__blob=publicationFile&v=2
(2)https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/abfall/ressourcenschutz/Metall/Verwertung_von__LCD-Bildschirmen_Internet_7_1_2019__003_.pdf
(3)https://tool.wiwo.de/wiwoapp/3d/storyflow/042018/erzgebirge/index.html
(4)https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/bbpc.19150210711

Die Natur generiert durchschnittlich 1 mm Boden innerhalb eines Jahres. Welche Masse an LCD Glaseinheiten wird in der gleichen Zeit produziert?

– Christoph Kortung –

Fruchtbarer Boden entsteht durch natürliche Zersetzung und Umwandlung. Dieser Prozess bildet ca. 1 mm Boden pro Jahr.(1) Weltweit wurden 2007 etwa 102 Mio. Glaseinheiten für LCD Notebook Screens produziert.(2) Das entspricht einer Menge von ca. 48 Kilotonnen an Glas. Die Animation zeigt das Verhältnis von Glas- und Bodenproduktion im zeitlichen Kontext.

Quellen:
(1) Aussage von / statement by Prof. Dr. Hans-Jörg Vogel / UFZ Halle
(2) 18 III Electronic Devices / Swiss Centre for Life Cycle Inventories / 2007

Wie viele Rohstoffe werden benötigt, um ein LCD Display zu produzieren?

– Seong Heum Na –

Für die Herstellung eines LCD Displays werden viele verschiedene Rohstoffe direkt oder indirekt verwendet. Alle in dem von uns betrachteten Display sind in dieser Animation als Volumen veranschaulicht. Basierend auf Daten von Chi Mei Optoelectronics (CMO) auf Displaymodulen, basierend auf einer Studie des Umweltbundesamtes (1), wird der Ressourcenverbrauch wie im Video gezeigt, inklusive indirekt genutzter Ressourcen und Vorketten dargestellt. Durch die Berechnung des Volumens jeder Ressource konnte ich die Ressourcen im Video darstellen und nach Größe sortieren. (2,3,4)

Quellen:
(1) Schaffung einer Datenbasis zur Ermittlung ökologischer Wirkungen der Produkte der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), Umweltbundesamt, UBA-FB 001788
(2) Umrechnung der Gewichte in Volumen anhand: https://www.aqua-calc.com/calculate/weight-to-volume; Zugriff 3.6.2021
(3) Umrechnung der Gewichte in Volumen für Erdgas anhand:
https://www.energy-sea.gov.il/English-Site/Pages/Data%20and%20Maps/calc.aspx ; Zugriff 7.6.2021
(4) Umrechnung der Gewichte in Volumen für Erdgas anhand:
https://www.fluessiggas1.de/fluessiggas_umrechnung_kwh_m3_liter_kg/ ; Zugriff 9.6.2021

Wie lange könnte das in einem LCD Display enthaltene Kupfer den Kupferbedarf eines Erwachsenen decken?

– Judith Burgard –

Ein Mensch benötigt 1,5 mg Kupfer. Pro Tag.(1)
Ein Bildschirm enthält 15 g Kupfer. Insgesamt. (2)
Aufgeteilt in Portionen reicht das für 12000 Tage. Oder 1714 Wochen. Oder 30 Jahre.
Die Animation zeigt all das Kupfer eines Bildschirms in Portionsgrößen, zeigt 1200 Blister à 10 Tabletten, zeigt, was die Kupfermenge in einem Laptop Bildschirm für einen von uns bedeutet.

Quellen:
(1) Schmidt, J (2010): Bedeutung von Kupfer und Kupfermangel. Risiken der Überdosierung von Kupfer. https://www.gf-biofaktoren.de/fileadmin/gfbiofaktoren/fachthemen/Bedeutung-von-Kupfer-und- Kupfermangel.pdf
(2) Schaffung einer Datenbasis zur Ermittlung ökologischer Wirkungen der Produkte der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), Umweltbundesamt, UBA-FB 001788

Wie lange könnte das für den Laptop Display verwendete Kupfer den Körper mit Kupfer als Mikronährstoff versorgen?

– Raymond Francis Sandy –

Die Animation zeigt, wie viele Tagesrationen Kupfer in dem untersuchten LCD Laptop Display enthalten sind. Dadurch werden alltägliche elektrische Geräte in einen anderen Konsum-Kontext gesetzt.
Kupfer in dem betrachteten LCD Laptop Modul: 15 g (1)
Durchschnittlicher Tagesbedarf eines Menschen an Kupfer: 1,25 mg/Tag (2)
Berechnung: Tagesration Kupfer im LCD Laptop Modul: 15 g / 0,00125 g/Tag = 12.000 Tage

Quellen:
(1) Schaffung einer Datenbasis zur Ermittlung ökologischer Wirkungen der Produkte der Informations- und Kommunikationstechnik (IKT), Umweltbundesamt, UBA-FB 001788
(2) Bedeutung von Kupfer und Kupfermangel, Prof. Joachim Schmidt; https://www.gf-biofaktoren.de/fileadmin/gfbiofaktoren/fachthemen/Bedeutung-von-Kupfer-und-Kupfermangel.pdf ; Zugriff: 03.06.2021

Welche Verarbeitungsschritte durchläuft Indium bei der Gewinnung des Rohmaterials?

– Lucia Gallo & Yerin Kim –

Bei der Auseinandersetzung mit der Indiumgewinnung ist uns die Vielzahl an Verarbeitungsschritten und der damit einhergehende lange Prozess bis zum reinen Rohmaterial deutlich geworden.
Um die zeitliche Komponente im Prozess der Indiumgewinnung darzustellen, haben wir einzelne chemische Prozesse in den Kontext eines Glücksspielautomats gebracht. Der das wiederholte Durchlaufen verschiedener Prozessschritte widerspiegeln soll, bis endlich reines Indium vorhanden ist – bereit zur Weiterverarbeitung in die leitfähige Indiumoxid Schicht eines Flüssigkristallbildschirmes.

Dargestellt haben wir die folgenden chemischen Prozesse:
Rösten, Mahlen, Auslaugung, Absetzten, Filtern, Fällung und Flüssig-Elektrolyse.
Dabei haben wir uns auf die folgenden Quellen bezogen:
"Untersuchungen zum Verflüchtigungsverhalten von Indiumoxid während einer pyrometallurgischen Behandlung"; Klaus Neubauer, BSc
Kapitel 2, 2.7 Gewinnung von Indium
https://pure.unileoben.ac.at/portal/files/1864553/AC13749930n01vt.pdf ; Zugriff: 3.6.2021
"THE RECOVERY OF INDIUM FROM MINING WASTES"; Evody Tshijik Karumb
Kapitel 2, 2.1 Primary Production of Indium
https://mountainscholar.org/bitstream/handle/11124/170446/TshijikKarumb_mines_0052N_11126.pdf?sequence=1 ; Zugriff: 3.6.2021

Wie viel Boden wird durch eine Mine und deren umliegende Infrastruktur versiegelt?

– Vincent Kaup –

Um den durch eine Mine und ihre Infrastruktur versiegelten Boden visuell mit dem Display zu verbinden und die Größenordnung der Verhältnisse anzudeuten, die mit dieser Verbindung einhergehen, projiziere ich in meiner Animation die Betonfläche einer einzelnen Mine auf unzählige Pixel, die in der Masse ein Display ausmachen.
Dazu habe ich nachvollzogen, was eine typische Mine in dieser Produktionskette ausmacht, eine beispielhafte gefunden, diese per Satellitenbild vermessen und eine versiegelte Fläche von 191.800 m2 geschätzt. Es handelt sich um eine Zinn-Mine in Gejiu City, Präfektur Honghe, Yunnan-Provinz, China.

Welche chemischen Produkte sind notwendig (In- und Output), um aus der abgetragenen Erde den Rohstoff Indium für einen LCD Bildschirm zu gewinnen?

– Marvin Alexander Robert & Daniel Kurt Boehm –

Unsere Recherche beschäftigt sich mit dem Material Indium, ein wichtiges Metall für LCD Displays, und den chemischen Produkten, die als In- und Output zur Gewinnung von Indium notwendig sind. Unser Fokus lag darauf, wie aus einer großen Erdmasse, dem Bodenaushub, eine kleine Menge des Metalls gewonnen wird.
Chemischer In-/Output für den Indium-Masseanteil in 0,00005 kg ITO-Schicht:
1,1,1-Trichlorethan (TCE): 8,145E-10 kg/ p. Monitor
1,2-Dichlorethan (DCE): 5,265E-08 kg/ p. Monitor
Arsen (gesamt, als As): 0,000004635 kg/ p. Monitor
Arsen (gesamt, als As): 0,000023895 kg/ p. Monitor
Benzo(a)pyren (aus POP): 0,00003654 kg/ p. Monitor
Benzol: 0,00003654 kg/ p. Monitor
Benzol, Toluol, Ethylbenzol, Xylole (als BTEX): 0,00000909 kg/ p. Monitor
Cadmium (gesamt, als Cd): 0,000006885 kg/ p. Monitor
Cadmium (gesamt, als Cd): 0,000001908 kg/ p. Monitor
CFC (fluor. + chlor. KW gesamt): 5,535E-08 kg/ p. Monitor
CH4, biogen: 0,00000864 kg/ p. Monitor
CH4, fossil: 0,01224 kg/ p. Monitor
CHC (chlorierte KW als gesamt): 2,0835E-07 kg/ p. Monitor
Chloride (als gesamt Cl): 0,03978 kg/ p. Monitor
Chrom (gesamt, als Cr): 0,000000459 kg/ p. Monitor
Chrom (gesamt, als Cr): 0,000002277 kg/ p. Monitor
CO: 0,008865 kg/ p. Monitor
CO2, fossil: 6,27264 kg/ p. Monitor
CO2, regenerativ: 0,03969 kg/ p. Monitor
CSB: 0,005265 kg/ p. Monitor
Cyanide (als gesamt CN): 0,00006615 kg/ p. Monitor
Dichlormethan (DCM): 1,1835E-08 kg/ p. Monitor
Dioxine and Furane (als Teq): 9,45E-11 kg/ p. Monitor
Ethen: 0,00004014 kg/ p. Monitor
Fluoride (als gesamt F): 0,0000882 kg/ p. Monitor
Formaldehyd: 0,00006345 kg/ p. Monitor
H2S: 0,00000702 kg/ p. Monitor
halgogenhaltige org. Verb. AOX: 5,76E-08 kg/ p. Monitor
HCl: 0,000756 kg/ p. Monitor
Hexachlorbenzol (HCB): 4,4595E-12 kg/ p. Monitor
HF: 0,000041985 kg/ p. Monitor
HFCs (fluorierte KW)1): 1,62E-10 kg/ p. Monitor
N2O: 0,0003177 kg/ p. Monitor
NH3: 0,002844 kg/ p. Monitor
NH4: 0,00002493 kg/ p. Monitor
Nitrate: 0,0000666 kg/ p. Monitor
NMVOC: 0,021555 kg/ p. Monitor
NOx (as NO2): 0,034425 kg/ p. Monitor
Org. Zinnverbindungen (als Sn): 1,5075E-08 kg/ p. Monitor
Organischer Kohlenstoff (TOC): 0,0014805 kg/ p. Monitor
PCB (aus POP): 2,8035E-12 kg/ p. Monitor
Pentachlorphenol (PCP): 1,2825E-09 kg/ p. Monitor
PFCs (perfluorierte KW)2): 0,000000711 kg/ p. Monitor
Phenole (als gesamt C): 0,000001332 kg/ p. Monitor
Polyzyklische aromatische KW: 0,00000063 kg/ p. Monitor
Polyzyklische aromatische KW: 8,955E-08 kg/ p. Monitor
SF6: 2,43E-08 kg/ p. Monitor
SOx (as SO2): 0,051165 kg/ p. Monitor
Sulfate (als SO4): 0,093555 kg/ p. Monitor
Summe Phosphor (als P): 0,00001224 kg/ p. Monitor
Summe Stickstoff (als N): 0,000918 kg/ p. Monitor
Tetrachlorethen (PER): 1,7955E-09 kg/ p. Monitor
Tetrachlormethan (TCM): 3,9375E-09 kg/ p. Monitor
Trichlormethan: 4,0815E-09 kg/ p. Monitor
Quelle:
https://www.probas.umweltbundesamt.de/php/prozessdetails.php?id={8F3199E8-6797-47A5-8B65-6471F7BCB9C4}

Wie viele Ressourcen benötigt eine Person im Laufe seines Lebens für seine gesamten Bildschirme?

– Chenghan Yuan –

Laut der Literatur "Computer am Arbeitsplatz" beträgt die normale Lebenserwartung eines Monitors 5 Jahre (1) und die durchschnittliche Lebenserwartung eines Menschen in Deutschland liegt bei 80 Jahren. Daraus lässt sich ableiten, dass ein Mensch in seinem Leben 13 Monitore benötigt. "Probas Online" zeigt die folgenden Ressourcen, die für die Herstellung eines Bildschirms benötigt werden. Dies ergibt eine Gesamtsumme von 8.030,6592 kg Ressourcen und 833 MJ Energie für alle 13 Bildschirme im Leben einer Person.
Ressourcen für einen Bildschirm (2)
Kohle: 106 MJ
Erdöl: 155 MJ
Erdgas: 274 MJ
Uranerz: 106 MJ
Eisen: 0,0122 kg
Zinn: 0,000578 kg
Kupfererz:1,92 kg
Kalkstein: 0,0835 kg
Dolomit: 0,00363 kg
Phosphat: 0,0383 kg
NaCl: -2,01 kg
Bauxit: 0,0128 kg
Sonstiges: 76,8 kg
Holz: 0,882 kg
Wasser: 540 kg
Quecksilber: 0,000007 kg

Quellen:
(1)Computer am Arbeitsplatz:
https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/377/publikationen/fachbroschure_computer_am_arbeitsplatz.pdf
(2) Probas Online:
https://www.probas.umweltbundesamt.de/php/prozessdetails.php?id={29A8A354-87CA-49BB-AD49-4B5E46025C86}

Wie viel Boden muss bewegt werden, um die für einen Bildschirm benötigte Menge an Kupfer zu erhalten?

– Maëlle Ludwig –

Von der ersten Frage “Wie viel Boden muss für die Rohstoffgewinnung für einen LCD Bildschirms "durchsiebt" werden?” ausgehend habe ich mein Betrachtungsfeld eingegrenzt auf die Frage: "Wie viel Boden muss bewegt werden, um die für einen Bildschirm benötigte Menge an Kupfer zu erhalten?" Meine Animation orientiert sich an dem Aufbau einer porphyrischen Kupfermine, ohne diese jedoch direkt zu übernehmen, vielmehr als Inspiration zu einer freieren Darstellung. Sie deutet auf die Kostbarkeit unserer Rohstoffe hin. Auch wenn Kupfererz zu einem weltweit häufig auftretenden Erz zählt, bildet der Kupferanteil an sich einen geringen Teil einer Mine. Kupfer ist ein schillerndes Element innerhalb einer Masse aus verschiedenen Gesteinen. Der Betrachter bekommt das Gefühl sich in einer 3D-Explosionszeichnung zu befinden, wobei eine Idee der Schönheit einer Mine entstehen kann.

Für die Gewinnung von einer Tonne Kupfererz müssen insgesamt 200 Tonnen Material bewegt werden, davon enden durchschnittlich 110 Tonnen als Abfall. Für 1 kg Kupfer benötigt man circa 1,87 kg Kupfererz. Ein LCD-Modul enthält 0,0150 kg Kupfer. Daraus resultieren folgende Berechnungen:
1. Für ein LCA-Modul werden 0,02805 kg Kupfererz benötigt.
2. Dafür müssen 3 kg Bodenmaterial bewegt werden (inkl. Vorkette).
3. Von den 3 kg bewegtem Bodenmaterial sind 1,665 kg Abraum.
4. Im Jahr 2010 wurden in Deutschland circa 6.661 Notebooks verkauft. Der überwiegende Teil der damals produzierten Notebooks besaß LCD-Panels. 19.983 kg Bodenmaterial wurden für die Menge von 99,915 kg Kupfer in den 6.661 LCD-Modulen bewegt.

Quellen:
(1) https://power-shift.de/wp-content/uploads/2012/12/Rohstoffsteckbrief_Kupfer-1.pdf
(2) https://de.wikipedia.org/wiki/Magmatische_Differentiation
(3) https://www.probas.umweltbundesamt.de/php/prozessdetails.php?id={0E0B2A77-9043-11D3-B2C8-0080C8941B49} (Kupfer_primär_2000)

Wieviel Erde muss für einen Bildschirm bewegt werden?

– Malte Gebhardt –

Welche Mengen wertvoller Metalle, die für die Herstellung von Elektronikgeräten wie PC-Bildschirme benötigt werden, sind in einem durchschnittlichen Erdboden enthalten? Um 50 mg Indium zu erhalten, müsste eine Tonne Erdmasse ausgehoben werden [1]. In einem LCD-Bildschirm sind ca. 250 mg Indium enthalten [2]. Damit wäre also ein Aushub von 5 Tonnen durchschnittlicher Erdmasse nötig, um einen einzigen LCD-Bildschirm herzustellen. Angenommen, diese Menge ausgehobener Erdmasse soll nun transportiert werden, um aus ihr das wertvolle Indium zu gewinnen, so würde man einen 12-Tonner benötigen, der maximal 6 Tonnen laden kann [3]. Um ein Bürogebäude mit 36 Arbeitsplätzen mit je einem Bildschirm auszustatten, bräuchte man also 36 Lkws beladen mit Erdmasse, in der das Indium enthalten ist.

[1] https://www.chemie.de/news/1159110/seltene-metalle-im-elektronikschrott.html
[2] https://www.hlnug.de/fileadmin/dokumente/abfall/ressourcenschutz/Metall/Verwertung_von__LCD-Bildschirmen_Internet_7_1_2019__003_.pdf
[3] https://www.bussgeldkataloge.de/zuladung-lkw/