Halbleiter mit fataler Umweltbilanz
Laut einer aktuellen Studie der United Nations University in Tokio übertrifft "der Einfluss, den Mikrochips auf die Umwelt haben" ihre geringe Größe wortwörtlich "bei weitem".
Der Materialaufwand für die Herstellung der Halbleiter ist demnach enorm: Schätzungen der Forscher zufolge werden zur Produktion eines einzigen Zwei-Gramm-Chips mindestens 32 Liter Wasser, 72 Gramm Chemikalien und 1,6 Kilogramm fossile Brennstoffe benötigt.
Die Forscher um Eric Williams erstellten eine Material- und Energiebilanz eines 32-MB-DRAM-Riegels. Sie verfolgten dessen Lebenszyklus durch jeden Produktionsschritt vom Rohmaterial bis hin zum Endprodukt.
Im Zuge dessen schätzte das Team die beim Produktionsprozess benötigte Gesamtenergie und den fossilen Brennstoff- und Chemikalienverbrauch. Demnach wird nur ein Viertel der insgesamt benötigten Energie für die eigentliche Funktion des Mikrochips gebraucht. Rund die Hälfte davon geht für die Produktion von hochreinem Silizium aus Rohsilizium auf. Die Ergebnisse wurden in Environmental Science & Technology, dem Magazin der American Chemical Society, veröffentlicht.
American Chemical SocietyKonzept auf dem Prüfstand
Die Ergebnisse haben wesentliche Auswirkungen auf die Diskussion der "Dematerialisation", also jenes Konzepts, bei dem der technologische Fortschritt zu einer drastischen Reduktion des Materialanteils und Energieverbrauchs des produzierten Gutes führen sollte.
Halbleiter werden auf Grund der enormen Leistungsfähigkeit bei minimaler Größe häufig als Paradebeispiel der Dematerialisation angeführt. Die neuen Ergebnisse legen allerdings nahe, dass dies möglicherweise nicht zu Recht geschieht.
Im Vergleich mit herkömmlichen Produkten wie Fahrzeugen wird der übermäßige Energiebedarf deutlich, so die Forscher. Die Herstellung eines einsitzigen Pkw benötigt laut Wissenschaftlern rund 1.500 Kilogramm fossile Brennstoffe. Im Vergleich mit Mikrochips ein großer Unterschied, ein Pkw wiegt allerdings um einiges mehr als Mikrochips, heißt es im Bericht. Das Verhältnis fossile Brennstoffe und Chemikalien zum Gewicht des Endprodukts beträgt beim Pkw 2:1. Das Verhältnis bei einem Mikrochip beträgt 630:1. Strom, um den Computer bzw. Benzin, um das Fahrzeug zu starten, fließen dabei nicht in die Berechnung ein.
High-Tech-Schrott bedroht Asiens UmweltHoch organisiert
Williams schätzt, dass es einen generellen Trend in Richtung niedrig entropischer Produkte gibt. Entropie ist eine Maßzahl für die Unordnung in einem System.
Halbleiter besitzen eine extrem niedrige Entropie, das heißt, sie sind hoch organisiert. Weil diese aber aus hoch entropischen Ausgangsmaterialien wie Quartz produziert werden, benötigt ihre Fabrikation viel Energie:
"Da die Industrie immer mehr hochtechnische und hoch organisierte Produkte herstellt, könnte mit einem kontinuierlichen Energie- und Chemikalienverbrauch zu rechnen sein", so Williams.
Noch ist aber nicht klar, wie die hohe Energiebelastung durch Einsparungen im Zuge der steigenden Herstellungseffizienz ausgeglichen wird.
"Weitere Forschungen sind nötig, aber die Ergebnisse sind ein eindeutiges Signal dafür, dass die Energie, die für die Reinigung und die Herstellung von High-Tech-Materialien benötigt wird, einen größeren Einfluss als bisher angenommen hat", sagte Williams. "Umweltfreundliche" IT-Produkte sind derzeit noch rare Ausnahmen:
Umweltfreundliches Mainboard