Von Batterien für E-Fahrzeuge bis Rechenzentren: Wie Schlüsseltechnologien den Rohstoffbedarf bis 2045 erhöhen

Anfang Juli 2026 erschien die vierte Studie »Rohstoffe für Zukunftstechnologien«. Gemeinsam mit dem Fraunhofer ISI hat das Fraunhofer IZM Prognosen zur weltweiten Nachfrage nach kritischen Rohstoffen bis 2045 erstellt. Ziel der Studie ist, globale »Rohstoff-Hotspots« zu identifizieren.

Auftraggeber und Herausgeber sind die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und die Deutsche Rohstoffagentur (DERA). Die Studie untersucht 35 für Deutschland relevante Zukunftstechnologien. Das Fraunhofer IZM hat sieben Technologien vertieft analysiert: Lithium-Ionen-Hochleistungsspeicher, Hochleistungs-Mikrochips, mikroelektronische Kondensatoren, Optoelektronik/Photonik, gedruckte und flexible Elektronik, 5G/6G/7G sowie Speicher für Rechenzentren.

Die Studie zeigt deutlich: In den kommenden Jahren werden verschiedene Rohstoffe stark an Bedeutung gewinnen. Hierzu zählen: Iridium für die Wasser-Elektrolyse, Lithium für Batterien für elektrisch angetriebene Fahrzeuge sowie Scandium für stationäre Brennstoffzellen. Insgesamt wird für zwölf Metalle eine stark erhöhte Nachfrage erwartet. Dazu zählt auch Platin, das in Speichermedien in Rechenzentren eingesetzt wird.

RealIZM sprach mit Jana Rückschloss und Franziska Maisel, Umwelt-Expertinnen für Elektronik am Fraunhofer IZM, über zwei Zukunftstechnologien im Detail. Das Rückgrat der E-Mobilität und der Digitalisierung: Lithium-Ionen-Batterien und Speichermedien in Rechenzentren.

In diesem Beitrag

• Warum Lithium-Batterien und Rechenzentren zu Rohstoff-Hotspots werden
• Welche Technologien den Rohstoffbedarf bis 2045 antreiben
• Wie der zukünftige Rohstoffbedarf berechnet wird
• Recycling und Wiedergewinnung kritischer Rohstoffe
• Lassen sich kritische Rohstoffe ersetzen?
• Handlungsempfehlungen für Politik, Wirtschaft und Verbraucher*innen
• Wo weiterer Forschungsbedarf besteht

Was ist Ihnen in Bezug auf den Rohstoffbedarf für Lithium-Ionen-Batterien und Speichermedien in Rechenzentren aufgefallen?

Franziska Maisel: Beim Blick auf den Rohstoffbedarf für Lithium-Ionen-Batterien fällt vor allem die außergewöhnliche Dynamik bei Lithium auf. Je nach Szenario könnte der Bedarf für Batterien in der Elektromobilität in den kommenden 20 Jahren auf mehr als das Doppelte der heutigen Produktion ansteigen. Lithium ist dabei ein Schlüsselbestandteil moderner Energiespeicher und damit unverzichtbar für den weiteren Ausbau der Elektromobilität.

In zwei der drei betrachteten Bedarfsszenarien übersteigt der Lithiumbedarf im Jahr 2045 den Bedarf von 2023 deutlich – in einem Szenario sogar um das bis zu Achtfache. Insgesamt zeigt sich damit, dass Lithium einen besonders kritischen Engpassrohstoff darstellt, dessen Verfügbarkeit maßgeblich über das Tempo der Energie- und Mobilitätswende entscheiden könnte.

Elektromobilität könnte den Lithiumbedarf bis 2045 verachtfachen – LIBs in mobilen Anwendungen | © Fraunhofer IZM

Jana Rückschloss: Die Situation bei Rechenzentren ist komplexer. Während Lithiumbatterien stark von einem einzelnen Rohstoff abhängen, erfordern Rechenzentren eine Vielzahl kritischer Materialien. Ein Rechenzentrum besteht aus etlichen Einzelkomponenten. Besonders relevant sind dabei Speichermedien wie HDDs, SSDs und Magnetbänder.

Speichermedium	Enthaltene wichtige Rohstoffe
Hard Disk Drives (HDDs)	Eisen, Neodym, Praseodym, Dysprosium, Bor, Aluminium, Kobalt, Chrom, Platin und Ruthenium
Solid-State-Drives (SSDs)	Silizium und Tantal
Magnetbänder	Eisen, Strontium und Barium (Wechsel von Barium- zu Strontiumferrit)

Überblick: Kritische Rohstoffe in Speichermedien

Platinbedarf für HDD-Festplatten kann Produktion übersteigen – Datenspeicher in Rechenzentren | © Fraunhofer IZM

Mit dem rasanten Wachstum von Cloud-Anwendungen, KI und datenintensiven Services steigt das globale Datenvolumen bis 2045 massiv – je nach Szenario um das 170– bis zu 3.500-fache. Damit wächst auch der Bedarf an Speicherkapazitäten und verändert die Größenordnung des Bedarfs an Rohstoffen grundlegend. Mehr Daten bedeuten mehr Infrastruktur – und damit mehr Rohstoffe.

Mögliche Entwicklung weltweiter Datenmengen in Rechenzentren | © Studie »Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2026«, Abb. 3-49

Was bedeuten diese Ergebnisse im größeren Kontext der Studie?

Jana Rückschloss: Ziel dieser Studie war es, weltweit »Rohstoff-Hotspots« für die nächsten beiden Jahrzehnte zu identifizieren. Die Studie dient als Orientierungshilfe. Wichtig ist, die Relation der Ergebnisse zueinander zu betrachten und weniger die absoluten Zahlen. Mit den Vorhersagen bis 2045 wird ein »Feld der Möglichkeiten« aufgezeigt.

Franziska Maisel: Im größeren Kontext der Studie verdeutlichen die Ergebnisse, dass die Verkehrswende und der Ausbau der Elektromobilität untrennbar mit der Frage der Rohstoffverfügbarkeit verknüpft sind. Der wachsende Bedarf ist kein Hindernis, sondern eine Gestaltungsaufgabe: Er zeigt, wie wichtig eine vorausschauende Rohstoffstrategie ist.

Damit unterstreichen die Ergebnisse, dass der Übergang zu nachhaltiger Mobilität nur dann gelingen kann, wenn ökologische Ziele und eine sichere, verantwortungsvolle Rohstoffversorgung von Anfang an zusammengedacht werden. Die Studie liefert somit eine wichtige Grundlage, um Zielkonflikte frühzeitig zu erkennen und die Weichen für eine resiliente und nachhaltige Zukunft der Elektromobilität zu stellen.

Wie haben Sie den Bedarf an kritischen Rohstoffen in diesen Speichermedien in Rechenzentren oder auch für Lithium-Ionen-Batterien in mobilen Anwendungen ermittelt?

Jana Rückschloss: Den Rohstoffbedarf für Speichermedien in Rechenzentren leiten wir aus der gespeicherten Datenmenge ab. Hierzu haben wir unter anderem die Speicherdichte, Lebensdauer und notwendigen Sicherheitskopien berücksichtigt.

»Vereinfacht gesagt: Mit dem Anstieg der Datenmenge steigt proportional auch der Speicherbedarf – und damit auch der Bedarf an Rohstoffen.«

Jana Rückschloss, Umweltexpertin für Elektronik, Fraunhofer IZM

Unsere Kolleg*innen am Fraunhofer ISI haben den gleichen Ansatz gewählt, um den Rohstoffbedarf für Prozessoren in Rechenzentren zu bestimmen. Für die industrielle Entwicklung bis 2045 wird für alle Szenarien ein konstantes Speicher-zu-Rechenleistung-Verhältnis angenommen: 0,0073 Exabytes pro Petaflops.

Franziska Maisel: Zur Ermittlung des Rohstoffbedarfs wurde ein mehrstufiges Vorgehen gewählt. Ausgangspunkt waren verschiedene Mobilitätsszenarien, aus denen sich die Gesamtkapazitäten der Neuzulassungen ableiten ließen. Ergänzend wurden die Batteriegrößen nach Antriebstechnologie und Fahrzeugsegment recherchiert, vom Kleinwagen bis zu schweren Nutzfahrzeugen und Bussen.

Auf Basis einer Marktabschätzung der Anteile verschiedener Kathodenmaterialien und der spezifischen Metallmengen in den Kathoden ließ sich schließlich der Rohstoffinhalt für Lithium, Cobalt, Nickel, Mangan und Graphit berechnen. Aus der Kombination dieser Faktoren ergibt sich ein fundiertes Bild des zukünftigen Rohstoffbedarfs in der Elektromobilität.

Welchen Mehrwert bietet der Ansatz über die Datenmengen?

Jana Rückschloss: Der Vorteil besteht dabei darin, Szenarien zur Rechenleistungskapazität zu entwickeln, die mit den Szenarien zur Speicherkapazität in Rechenzentren konsistent sind. Ein konstantes Verhältnis bedeutet, dass die gesamte Rechenleistung in den Szenarien um den gleichen Faktor wie die Speicherkapazität steigt. Dies ermöglicht uns, den Rohstoffbedarf für verschiedene Szenarien für beide Technologien auf der gleichen Basis vorherzusagen.

In der Studie 2021 wurde eine erhöhte Nachfrage für Ruthenium in Bezug auf Speichermedien in Rechenzentren vorhergesagt. Wie lautet die aktuelle Prognose für das Jahr 2045?

Jana Rückschloss: In der Vorgängerstudie hat sich die extreme Nachfragesteigerungen für Ruthenium durch die verfügbare Quellenlage ergeben. Mittlerweile liegen uns neue Informationen zum Gehalt von Ruthenium in Speichermedien vor. Demzufolge haben wir unsere Vorhersagen in der aktuellen Studie nach unten korrigiert.

Globale Produktion (BGR 2025) und Rohstoffbedarf für die Speichermedien in Rechenzentren in t | © Studie »Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2026«, Tabelle 3-59

Was ist bekannt, kritische Rohstoffe aus Rechenzentren und Lithium-Ionen-Batterien zu recyceln?

Jana Rückschloss: Leider sind uns hierzu bisher keine großem Recyclingaktivitäten bekannt. Anders als bei Elektronikschrott aus Haushalten bieten sich Rechenzentren theoretisch hervorragend an, Geräte sortenrein zu sammeln und die enthaltenen Wertstoffe wiederzugewinnen. HDD-Festplatten ließen sich beispielsweise gezielt recyceln, um Sekundär-Magnete zu produzieren.

Wir dürfen nicht vergessen: Datenträger sind hochsensible Abfälle und eine zuverlässige Löschung der Daten ist erforderlich. Das physikalische Zerstören der Datenträger ist hierbei ein zuverlässiger Weg.

Franziska Maisel: Im Fall der Lithium-Ionen-Batterien ist die Recyclingaktivität deutlich besser, da bereits Recyclingquoten berücksichtigt werden können. Kobalt und Nickel werden schon heute recycelt, und für Lithium sieht die neue Batterierichtlinie nun ebenfalls verbindliche Recyclingquoten vor, die bis Ende 2027 erfüllt werden müssen und sich bis Ende 2031 nochmals erhöhen.

Für Mangan und Graphit hingegen bestehen derzeit noch keine solchen Quoten, weshalb diese Rohstoffe bislang nicht im Fokus des Recyclings stehen und größtenteils noch nicht zurückgewonnen werden. Insgesamt zeigt sich damit, dass die regulatorischen Rahmenbedingungen zunehmend Anreize für ein umfassenderes Recycling kritischer Batterierohstoffe schaffen.

Wäre es eine Option, kritische Rohstoffe in Zukunftstechnologien zu ersetzen?

Franziska Maisel: Kritische Rohstoffe kommen vor allem deshalb in Hochtechnologien zum Einsatz, weil sie ganz spezielle Funktionalitäten ermöglichen. Technolog*innen suchen dabei stets nach dem optimalen Rohstoff für die jeweilige Anwendung, weshalb ein Ersatz nicht immer ohne weiteres möglich ist.

Ein vielversprechendes Beispiel sind jedoch Natrium-Ionen-Batterien: eine lithiumfreie Alternative, die weitestgehend ohne kritische Rohstoffe auskommt. Bereits heute werden sie in stationären Speichern eingesetzt. Langfristig könnten sie auch für mobile Anwendungen infrage kommen, was allerdings noch näher erforscht werden muss.

Jana Rückschloss: Um einen kritischen Rohstoff zu ersetzen, kommen daher oft nur Elemente in Frage, die im Periodensystem rechts bzw. links danebenstehen. Mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit weisen diese die gleiche Kritikalität auf. Nur disruptive, komplett neue Technologien können ggf. die Kritikalität umgehen und den Markt fundamental verschieben sowie auch Rohstoffbedarfe unerwartet verändern. Ein Beispiel sind DNA-basierte Speichertechnologien. Diese befinden sich derzeit an der Schwelle zwischen Machbarkeit und Skalierbarkeit auf industrielle Maßstäbe.

Welche Handlungsempfehlungen lassen sich für Politik und Wirtschaft ableiten?

Jana Rückschloss: Die Identifikation von »Rohstoff-Hotspots« dient als Ausrufezeichen für Gesetzgeber und Unternehmen. Sowohl Wirtschaft als auch Politik müssen frühzeitig mögliche Rohstoffengpässe erkennen, um mit gezielten Maßnahmen Abhängigkeiten zu minimieren und bestenfalls zu vermeiden.

Nehmen wir an, ein neues Förderprogramm für Wasserelektrolyse startet und hat einen erhöhten Bedarf an Iridium zur Folge. Dann wäre es sinnvoll, zusätzlich ein Programm zu initiieren, das Deutschland auch den Zugang zu Iridium sichert.

Franziska Maisel: Die Studie macht deutlich: Eine steigende Zahl an E-Fahrzeugen führt zwangsläufig zu einem höheren Rohstoffbedarf. Besonders deutlich zeigt sich dies bei Lithium im Nachhaltigkeitsszenario. Diese Erkenntnis darf jedoch keinesfalls als Argument für Rückschritte, also für eine Rückkehr zum »fossilen Szenario«, missverstanden werden.

Vielmehr müssen Politik und Wirtschaft jetzt aktiv werden: Es gilt, die Recyclingfähigkeit von Batterien zu steigern, Second-Life-Konzepte gezielt zu fördern und neue Primärrohstoffquellen für Batterien in der Elektromobilität zu erschließen. Nur so lässt sich der wachsende Rohstoffbedarf nachhaltig und zukunftssicher decken.

Was können Verbraucher*innen tun?

Jana Rückschloss: Ob beim Streamen der Lieblingsserie oder der Nutzung von KI auf dem Smartphone oder Laptop, der Hauptanteil an Energie und Ressourcen wird nicht im eigenen Wohnzimmer verbraucht. Die Cloud ist keine weiche wattige Wolke am Himmel. Services on-Demand sind große Industriekomplexe auf der grünen Wiese. Sie erfordern eine große Menge an Ressourcen, Rohstoffen und Energie. Wichtig für jede(n) Einzelne(n) zu verstehen ist, Digitalisierung ist nicht immateriell – sie ist rohstoffintensiv.

»Die Cloud ist keine weiche wattige Wolke am Himmel. (…) Digitalisierung ist nicht immateriell – sie ist rohstoffintensiv.«

Jana Rückschloss, Umweltexpertin für Elektronik, Fraunhofer IZM

Franziska Maisel: Bei mobilen Anwendungen wie E-Fahrzeugen sind die direkten Einflussmöglichkeiten der Verbraucher*innen naturgemäß begrenzt, da die Wahl der Batterietechnologie und der verwendeten Rohstoffe primär bei den Herstellern liegt.

Dennoch gibt es Ansatzpunkte: Verbraucher*innen können ihr Fahrzeug möglichst lange nutzen, auf eine batterieschonende Fahr- und Ladeweise achten und so die Lebensdauer der Batterie verlängern. Am Ende des Fahrzeuglebens ist zudem die fachgerechte Rückgabe entscheidend, damit die enthaltenen Rohstoffe recycelt werden können. Der größte Hebel liegt jedoch weiterhin bei Herstellern und Politik.

Die Energiewende braucht Rohstoffe, aber sie darf nicht an ihnen scheitern. Der Schlüssel liegt darin, Nachhaltigkeit und Versorgungssicherheit von Anfang an zusammenzudenken.

Franziska Maisel, Umweltexpertin für Elektronik, Fraunhofer IZM

Welchen weiteren Forschungsbedarf sehen Sie?

Jana Rückschloss: In der medialen Berichterstattung zum Thema Nachhaltigkeit und auch in den Gesetzgebungsprozessen liegt der Fokus bisher auf dem Energieverbrauch und Emissionen von Datenzentren. Das Thema der Rohstoffe kommt leider noch zu kurz. Bei der Umweltbetrachtung von neuen Technologien sind beide Themen – Energieeffizienz und der Einsatz von kritischen Rohstoffen – wichtig. Die Studie trägt dazu bei, auch das Rohstoff-Thema in Bezug auf Rechenzentren stärker in das Bewusstsein zu rücken. Wissenschaftliche Untersuchungen sind bisher noch rar.

Franziska Maisel: Ein bislang vernachlässigter Aspekt ist die Rolle von Graphit. Graphit gilt als kritischer Rohstoff, da er unverzichtbar für die Energiewende und die Elektromobilität ist und in großen Mengen für die Herstellung von Anoden in Lithium-Ionen-Batterien benötigt wird. Zugleich ist die weltweite Versorgung stark von wenigen Ländern abhängig, insbesondere von China beim Abbau und der Verarbeitung, was die Lieferketten besonders anfällig macht.

Bisher wird Graphit aus Lithium-Ionen-Batterien jedoch nicht recycelt, da dies sehr energieaufwendig und damit wirtschaftlich nicht tragfähig ist. Ein vielversprechender Lösungsansatz könnte das direkte Recycling des gesamten Anodenmaterials sein, ein Bereich, der künftig deutlich mehr Aufmerksamkeit in Forschung und Entwicklung verdient.

Vielen Dank für das Gespräch!

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Hintergrundinformationen zur Studie »Rohstoffe für Zukunftstechnologien«

Methodik & Datenlage

Die Studie fokussiert auf viere zentrale Technologiecluster, in denen bis 2045 ein außergewöhnliches Wachstum und damit steigender Rohstoffbedarf erwartet wird: 

• Mobilität, Luft- und Raumfahrt,
• Digitalisierung,
• Strom- und Datennetzwerke und
• Energietechnologien und Dekarbonisierung.

Es fanden zwei Experten-Workshops statt, in denen aus einem Set von zirka 200 potenziellen Zukunftstechnologien 35 Technologien ausgewählt worden. Die finale Auswahl verändert sich von Studie zu Studie. 27 Technologien der Vorgängerstudie wurden erneut betrachtet und 8 Technologien neu hinzugefügt.

Für jede Zukunftstechnologien wurden die folgenden drei Szenarien betrachtet:

• Das Szenario »Nachhaltigkeitstransformation« analysiert die Auswirkungen einer nachhaltigen Entwicklung und der damit verbundenen technologischen Wandlungsprozesse.
• Das Szenario »Schnelles Wohlstandswachstum« betrachtet die Implikationen einer auf Konsum und Wirtschaftswachstum abzielenden Entwicklung ohne Bemühungen um Umwelt- und Klimaschutz.
• Das Szenario »Entwicklungshemmnisse« erforscht, wie sich regionale Rivalität und fehlende internationale Kooperation auf die zukünftige Entwicklung auswirken.

Fördergeber:	Deutsche Rohstoffagentur (DERA) in der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
Projektpartner:	Fraunhofer ISI und Fraunhofer IZM
Download:	Studie: Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2026 Vorgängerstudie: Rohstoffe für Zukunftstechnologien 2021