Serie: Elblabor

Kupfer für die Welt

Es war Emil Wohlwill, der den Startschuss für den Erfolg der Norddeutschen Affinerie (NA) AG gab. 1876 war das. Der Chemiker ersann ein Verfahren, um reinstes Kupfer herzustellen: den Wohlwill-Prozess, wie er auch heute noch genannt wird. Dabei wird in einem elektrochemischen Scheideverfahren Kupfer von anderen Materialien getrennt. So geht das bis heute bei der NA. „Sicherlich etwas verfeinert, aber im Grunde nach demselben Prinzip“, erklärt der für Forschung und Entwicklung zuständige Geschäftsbereichsleiter Michael Hoppe. Um den Prozess in Gang zu bringen und aufrecht zu erhalten, ist es besonders wichtig, dass die Anlagen mit einer konstanten elektrischen Gleichspannung versorgt werden. Wohlwill nutzte damals als einer der Ersten die Eigenschaften der Dynamomaschine.

Heute erhält die NA ihren Strom aus dem Netz – über 600 Millionen Kilowattstunden benötigt sie Jahr für Jahr allein am Hamburger Standort. Sie ist der größte Kupferproduzent Europas. Je Minute stellen die Hamburger 700 Kilogramm Kupfer her – in den Anfangsjahren waren es 300 Gramm. Weltweit sind 4700 Mitarbeiter für die NA tätig, rund neun Milliarden Euro setzte die Affinerie 2007 um.

Kupfer zu erzeugen beschreibt Hoppe als einen „sehr komplexen Prozess“. Und so geht es: Als Ausgangsmaterial dient Erz, das in großen Minen abgebaut wird. Es enthält jedoch nur 0,5 bis 2 Prozent Kupfer, dafür jede Menge anderer Stoffe. „Dieses Erz beinhaltet das gesamte Periodensystem in unterschiedlichen Konzentrationen“, so Hoppe. Zunächst wird das Erz in verschiedenen Trennprozessen verarbeitet, heraus kommt sogenanntes Kupferkonzentrat, mit rund 30 Prozent Kupfer. Das lassen sie sich per Schute, einem kleinen Frachtboot, auf die Veddel liefern. Dort verarbeiten sie es in mehreren speziellen Verfahren, bis das Kupfer 99,99 Prozent rein ist. Das hochreine Kupfer wird in erster Linie als elektrischer Leiter genutzt: Kabel, Kontaktschienen in Schaltschränken, Wicklungen in Trafos und vieles mehr bestehen aus dem rotglänzenden Edelmetall.

Aber: „Die NA macht nicht nur Kupfer“, stellt Michael Hoppe klar. Sein Team entwickelt auch Werkstoffe mit ganz speziellen Eigenschaften. So wie etwa bleifreie Messingwerkstoffe, die dieselben Merkmale zeigen wie bleihaltige. Zum Beispiel, dass sie beim Bearbeiten auf Dreh- oder Fräsmaschinen einen bestimmten Span abwerfen.

Doch es geht nicht nur um glänzend neues Kupfer, das durch den Wohlwill-Prozess aus Konzentraten gelöst wird. Auch gebrauchtes Kupfer verarbeiten die Hamburger. Rund 45 Prozent ihrer Jahresleistung sind recycelte Kupferwerkstoffe. Damit ist die NA der größte Kupferrecycler der Welt. „Irgendwann kommt das Kupfer wieder zurück“, freut sich Hoppe.

Und auch hier ist noch nicht Schluss mit dem Angebotsumfang der NA. Seit einigen Jahren forschen die Hamburger auch an Solarzellen. Und zwar aus einem einfachen Grund: „Kupfer und Selen sind beides Metalle, die es bei der NA gibt“, erklärt Adalbert Lossin, Geschäftsführer des Tochterunternehmens CIS Solartechnik. Das Selen ist im Erz enthalten und entsteht bei der Elektrolyse. Gemeinsam mit Indium und auf einem Trägermedium aufgebracht, gehen die drei Elemente eine Verbindung ein und können Sonnenlicht in elektrischen Strom wandeln. Der Anknüpfungspunkt: „Per Elektrolyse stellen wir Solarzellen her“, sagt Lossin. Sein 20-köpfiges Team soll die Lichtfänger nun zur Marktreife bringen. Mit einem Wirkungsgrad von elf Prozent liegen die Dünnschichtzellen jedoch noch hinter den gewöhnlichen Solarmodulen aus Glas, die bringen es auf bis zu 20 Prozent. Allerdings bestehen sie aus hochreinem Silizium, einem teuren, gefragten und entsprechend raren Material. Womit die Hamburger schon heute Gratisstrom erzeugen, ist die Wärmerückgewinnungsanlage. In Spitzenzeiten gewinnt die Dampfturbine aus dem heißen Abgas der Rohhütte, in der das Kupferkonzentrat aufbereitet wird, bis zu 3000 Kilowatt. Seit der Installation der Anlage, im April 2006, saugte das Kraftwerk so viel Strom aus dem Dampf, wie in 5500 Durchschnittshaushalten jährlich verbraucht wird. Fehlen nur noch die Solarzellen, die die Energie für die Elektrolyse liefern.