Heavy Metal Sustainability. On the rocky road to a circular economy: Tracing the life cycle of metals from past to future

Einleitung Die Veranstaltung entstand im Rahmen eines Peer Learning Activity-Workshops der Universität Innsbruck mit dem Motiv, die eng vernetzten Sustainable Development Goals (SDGs) in interdisziplinären Team-Teachings und mit einer spezifischen Perspektive auf Metalle zu vermitteln. Der Kurs widmete sich unter Einbezug von Langzeitperspektiven der Gewinnung, der Nutzung und dem Recycling von Metallen anhand konkreter Beispiele von der Prähistorie bis in die Gegenwart und wagte einen Blick in die Zukunft. Die zentrale Rolle von Energieträgern wurde beleuchtet, der Lebenszyklus von Metallen im Kontext globaler Stoffkreisläufe, planetarer Belastungsgrenzen und der Klimakatastrophe reflektiert. Die Veranstaltung setzte nur sehr geringe Vorkenntnisse in den Bereichen Archäologie und Chemie voraus und lud explizit Studierende aus allen Fachbereichen zur Teilnahme ein, um so den Studierenden die Bedeutung transdisziplinären Arbeitens zu vermitteln. Sie wurde in einem einwöchigen Block vom 20.02.-24.02. 2025 durchgeführt, um so Studierenden anderer AURORA-Universitäten eine Teilnahme zu ermöglichen und den Kurs durch Perspektivenerweiterung und Internationalisierung zu bereichern. Neben sechs Studierenden der Universität Innsbruck aus Archäologie, Geologie, Architektur, Chemie, und Pharmazie, nahmen auch zwei Studierende der University of Island aus den Bereichen Environmental Studies und Global Studies teil. Die Unterrichtssprache war Englisch. Ziel der Veranstaltung war es durch die Studierendenorientierung, die Teilnehmer:innen am Ende des Kurses in die Lage zu versetzen, ihr Vorwissen und in der Veranstaltung vermittelte Inhalte zusammenzuführen und nachzuvollziehen, dass komplexe Fragestellungen insbesondere dann innovativ erforscht werden können, wenn sie in interdisziplinären Teams von verschiedenen Perspektiven betrachtet werden und sich auf diese Weise neue Forschungsperspektiven eröffnen. Hierfür war es notwendig den Studierenden zu verdeutlichen, wie vielschichtig, dynamisch und verwoben die Problemstellungen sind, mit denen wir konfrontiert sind, wenn wir das Thema der Nachhaltigkeit betrachten. Traditionen die in der Prähistorie durchaus nachhaltig gewesen sein mögen, sind es in der Gegenwart vor allem aufgrund von Skalierungsfragen nicht. Die Veranstaltung setzte ein breites Spektrum innovativer Lehr- und Lernmethoden ein. In 15-30-minütigen Keynotes führten die Antragsteller die Studierenden in zentrale Schlüsselthemen ein und nutzten dabei aktivierende Methoden wie Live-Umfragen und Brainstorming. Anschließend vertieften die Teilnehmenden die Inhalte in Gruppenarbeiten, die sowohl intensive als auch extensive Auseinandersetzungen ermöglichten. Jede Arbeitsphase mündete in einen gemeinsamen Austausch, um die Kommunikation wissenschaftlicher Methoden und Erkenntnisse zu fördern. Zwei Exkursionen bereicherten die Veranstaltung durch Expertenwissen und interaktive Dialoge. Der Austausch mit Bewohnern von Brixlegg (Tirol) bot spannende Einblicke in lokale Diskurse und soziale Konflikte, geprägt durch die montanistische Geschichte des Ortes und die Umweltproblematik während der Umstellung auf Kupferrecycling. Dies ermöglichte ein besseres Verständnis gesellschaftlicher Auseinandersetzungen bei konkurrierenden Interessen. Am Abschlusstag richteten die Studierenden den Blick über Vergangenheit und Gegenwart hinaus in die Zukunft. Durchführung Tag 1 Die Veranstaltung begann mit einem phänomenologischen Einstieg, bei dem die Studierenden Materialeigenschaften von Metallen unmittelbar erlebten und ihre Perspektiven zur Nutzung von Metallen auf einem Poster sammelten. Anschließend ordneten sie Erze den Metallen zu und erhielten so einen Eindruck vom Aufwand der Metallgewinnung. Zwei chemische Experimente vermittelten ein eindrückliches Bild von der chemischen Wandelbarkeit von Metallen. Eine Keynote-Lecture der Antragsteller vermittelte Grundlagen zur chemischen Zusammensetzung der Erde, der natürlichen Häufigkeit von Metallen und zur Genese von Lagerstätten. Es wurden prähistorische und moderne Prozessschritte der Kupfergewinnung gegenübergestellt, um den hohen technischen Aufwand der Metallgewinnung zu veranschaulichen. Zu Beginn der folgenden Gruppenarbeitsphase bildeten die Studierenden zwei fachlich und sprachlich heterogene Gruppen, um Transdisziplinarität und Internationalität in beiden Gruppen zu gewährleisten. Jede Gruppe wählte ein technisch bedeutendes Metall – Gold oder Eisen – als Schwerpunkt und arbeitete die Kerncharakteristika der Gewinnung und Nutzung heraus. Dabei nutzten sie ausgewählte Quellen sowie KI-gestützte Ansätze, deren Einsatz nach der abschließenden Powerpoint-Präsentation kritisch diskutiert wurde. Es folgte eine weitere Keynote, die sich mit den SDGs und dem Konzept der Planetary Boundaries befasste. Hernach waren die Gruppen aufgefordert, sich eingehend mit den SDGs und deren Vernetzung auseinanderzusetzen. Zur Orientierung standen vorbereitete Poster bereit, auf denen alle zentralen Informationen veranschaulicht waren. Nach der Orientierungsphase wählte jede Gruppe zwei SDGs aus: eines aus den fünf Kern-SDGs und ein weiteres frei. Im Rahmen eines World-Cafés erarbeiteten die Studierenden in wechselnden Zusammensetzungen die Zusammenhänge zwischen ihrem Gruppenmetall und den SDGs heraus. Die letzte Aufgabenstellung bestand in der Vorbereitung der Gespräche, die sie an den beiden Exkursionstagen mit Personen in Brixlegg führen sollten. Tag 2 Auf der ersten Exkursion begleitete uns Dr. Georg Neuhauser vom FZ Regionalgeschichte der Uni Innsbruck. Er erläuterte die historische Bedeutung des Montanwesens für die Region um Brixlegg sowie dem Einfluss auf Kultur und Religion. Zudem gab er Einblicke in die Holztrift, was uns anregte, über Holz als Baumaterial und Energieträger sowie über Ressourcenkonflikte nachzudenken. Am Nachmittag folgte ein Besuch des Bergbau- und Hüttenmuseums Brixlegg. Dort wurde noch einmal sehr eindrücklich die Rolle von Holz im Montanwesen verdeutlicht. Den Abschluss bildeten erste Gespräche mit lokalen Akteuren in Brixlegg, die den Studierenden für ihre vorbereiteten Fragen zur Verfügung standen. Tag 3 Am diesen Tag stand der Kohlenstoffkreislauf als zentrales Element des Erdsystems im Fokus, insbesondere in Bezug auf globale Veränderungen, die Klimakatastrophe und Fragen der Energieversorgung. Nach einer gemeinsamen Reflexion über die „Reise in die Vergangenheit“ des Vortags, wurde in einer Keynote auf die historische Entwicklung der Holznutzung im Montanwesen sowie die Konflikte um Holz zwischen dem Bergbau und den Salinen in Hall eingegangen. Ausgehend von den unterschiedlichen Kohlenstoffverbindungen wurden zentrale Kohlenstoffreservoire und Stoffströme zwischen ihnen identifiziert und ihre Bedeutung für die Biota an Land und im Meer erläutert. Ein zentraler Aspekt war die Vermittlung der Mechanismen des langsamen und schnellen Kohlenstoffkreislaufs. Die Studierenden entwickelten ein Verständnis für die großen Zeitunterschiede, die zwischen verschiedenen Prozessen bestehen und Grundlage für die emergenten klimatischen Prozesse sind. In der folgenden Gruppenarbeit waren die Studierenden gefordert, mithilfe eines Badewannen-Modells die planetaren Kohlenstoffflüsse zwischen den Reservoirs zu erarbeiten. Dabei wurde die zentrale Rolle der Atmosphäre als Kohlenstoffspeicher deutlich und wie die massiven CO2-Emissionen aus der Verbrennung fossiler Energieträger und der veränderten Landnutzung die globalen Kreisläufe aus dem Gleichgewicht bringen. Das Modell veranschaulichte eindrücklich die Dringlichkeit von Maßnahmen zur Reduktion und die damit verbundenen Herausforderungen: Entweder die drastische Senkung der Emissionen oder die schnellere, dauerhafte Bindung von CO2 – beides erfordert enorme Anstrengungen und gezieltes Handeln. Im Anschluss analysierten die Studierenden Technologien zur Abscheidung von Treibhausgasen (Greenhouse Gas Removal) und bewerteten deren Vor- und Nachteile. Ein Einblick in aktuelle Forschung wurde durch den Besuch der Dielmann-Labore gewährt, in denen unter anderem an neuen Methoden zur Zersetzung und Wiederverwertung von Schwefelhexafluorid, einem besonders klimaschädlichen Gas, geforscht wird. Die letzte Aufgabe des Tages bestand darin, mit dem En-ROADS-Klimasimulator (https://en-roads.climateinteractive.org) Modelle zu erstellen, um zu untersuchen, wie das 2°C-Ziel, idealerweise sogar das 1,5°C-Ziel, erreicht werden könnte. Der vom MIT mitentwickelte Simulator bietet eine Vielzahl an Parametern, die ingenieurwissenschaftliche, ökonomische und soziale Aspekte berücksichtigen. So entwickelten die Studierenden, vor dem Hintergrund ihrer Fachperspektiven, individuelle Ansätze zur Einflussnahme. Tag 4 Am zweiten Exkursionstag besuchten wir zunächst die Montanwerke in Brixlegg. Dort erhielten wir einen einleitenden Vortrag, wie sich das Unternehmen im Laufe der 1970’er Jahre von einer Schmelzhütte in einen Recyclingbetrieb transformiert wurde, das heute aus Schrott wertvolle Öko-zertifizierte Metalle rückgewinnt. Im Rahmen der Führung über das Betriebsgelände waren wir hautnah bei der Herstellung der Kupferanoden dabei und konnten spannende Beobachtungen machen, so zum Beispiel, dass noch heute in den gasbetriebenen Schmelzöfen auch frisches Buchenholz dem Schmelzvorgang beigefügt wird. Folgend besuchten wir die Mittelschule Brixlegg und sprachen mit Direktor Wurm über die Bedeutung des Montanwesens und Fragen der Nachhaltigkeit im Rahmen der Schüler:innenbildung. Die Begegnung führte auch zu Interessensbekundungen auf Seiten der Direktion und der Antragssteller für gemeinsame Aktionen. Den Studierenden war im Anschluss noch einmal die Möglichkeit geboten, mit Personen in Brixlegg zu sprechen. Ein Highlight war das Gespräch mit Frau Lhotta, die in den 1990’er Jahren als Teil einer Initiative für eine Aufklärung der Dioxinbelastungen in der Umwelt und den Einbau von Filtern bei den Montanwerken kämpfte. Tag 5 Am letzten Tag reflektierten die Studierenden die Veranstaltungsinhalte und hielten ihre unterschiedlichen Perspektiven und Eindrücke mithilfe der Kollaborationsplattform Miro fest, bevor sie in Gruppen Zukunftsutopien entwickelten. Die Gold-Gruppe entwarf eine Vision, in der Goldminen stillgelegt, zerstörte Gebiete renaturiert und bestehende Goldreserven nachhaltig genutzt würden. Die Eisen-Gruppe setzte auf einen sozialen Ansatz und konzipierte einen Weltrat, der die effiziente Nutzung von Eisen reguliert und Großprojekte unter Berücksichtigung des Gemeinwohls bewertet. Ziel war nicht die Umsetzbarkeit, sondern das Erkennen von Herausforderungen, Lösungsansätzen und das Potenzial transdisziplinärer Zusammenarbeit. Die Studierenden fassten nach der Präsenzveranstaltung Inhalte, Erfahrungen und den Nutzen gewonnener Einsichten für ihre Fachdisziplin in Berichten zusammen. Ergebnisse & Ausblick Die Veranstaltung wurde sowohl von den Studierenden, als auch von den Antragstellern als sehr lehrreich und inspirierend wahrgenommen. Gerade die fachlich heterogene Zusammensetzung der Gruppen und die intensive Zusammenarbeit wurde von allen geschätzt und war maßgeblich dafür verantwortlich, dass in den Diskursen die Inhalte von verschiedenen Perspektiven betrachtet und die Komplexität und Verwobenheit der Faktoren klar wurde. In einer heterogenen Welt mit unterschiedlichen Lebenswirklichkeiten der Menschen kann es nicht die eine Antwort geben, ebenso reicht es nicht aus, Daten zu akquirieren, die die Unnachhaltigkeit der Gewinnung und Nutzung von Metallen und die massiven Probleme der Nutzung fossiler Energieträger belegen, solange Menschen, vor allem aber auch Unternehmen und Staaten, nicht aktiv für die Umsetzung der unter anderem in den SDGs kodifizierten Ziele eintreten. Aufgrund des sehr positiven Feedbacks der Studierenden werden wir den Kurs auch weiterhin anbieten und damit zeigen, dass transdisziplinäre Lehre einen deutlichen Mehrwert für Studierende und Lehrende gleichermaßen erzeugt.